Đồ án Hệ thống đánh lửa

quyenjeremy · 14/10/17

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1
MỤC LỤC……………………………………………….……………………2
PHẦN I: MỞ ĐẦU 6
PHẦN II: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI………….……………….…8
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA……….…..8
1.1LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 9
1.2CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 10
1.2.1 CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 10
1.2.2 YÊU CẦU 10
1.2.3 CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 10
1.2.4 VẤN ĐỀ ĐÁNH LỬA SỚM 13
1.3 LÝ THUYẾT ĐÁNH LỬA 15
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH…….………….22
2.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 23
2.1.1NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH……………….. 23
2.1.2CHỨC NĂNG CỦA ESA 25
2.1.2.1Điều khiển thời điểm đánh lửa 25
2.1.2.2Góc đánh lửa sớm. 27
2.1.2.3Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh 28
2.2CÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH TIÊU BIỂU 32
2.2.1HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH SI 33
2.2.1.1Cấu tạo và nguyên lý làm việc 33
2.2.1.2Một số kiểu tiêu biểu 35
2.2.2HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA BSI MỖI BUGI MỘT BÔBIN 42
2.2.2.1Cấu tạo và nguyên lý hoạt động. 42
2.2.2.2Một số kiểu tiểu biểu 43
2.2.3HỆ THỐNG BSI BÔBIN KÉP 46
2.2.3.1Nguyên lý hoạt động 46
2.2.3.2Một số kiểu tiêu biểu 49
2.3CÁC CẢM BIẾN, ECU VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH 53
2.3.1CÁC CẢM BIẾN 54
2.3.1.1Cảm biến vị trí trục khuỷu (G) và tốc độ động cơ (NE) 54
2.3.1.2Cảm biến khí nạp 68
2.3.1.3Cảm biến vị trí bướm ga 79
2.3.1.4Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 82
2.3.1.5Cảm biến tiếng gõ (KNK) 84
2.3.2BỘ XỬ LÝ ECU 85
2.3.2.1Cấu tạo 85
2.3.2.2Cấu trúc ECU 86
2.3.2.3Mạch giao tiếp ngõ vào, ra 87
2.3.3CƠ CẤU CHẤP HÀNH 90
2.3.3.1Bôbin 90
2.3.3.2Bugi 93
PHẦN III: THIẾT KẾ CÁC MODULE HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH VÀ XÂY DỰNG BÀI THỰC HÀNH
3.1YÊU CẦU 98
3.2CÁC MODULE THỰC HÀNH 98
3.2.1MODULE SỐ 1 99
3.2.2MODULE SỐ 2 100
3.2.3MODULE SỐ 3 101
3.2.4MODULE SỐ 4 102
3.2.5MODULE SỐ 5 103
3.2.6MODULE SỐ 6 104
3.3XÂY DỰNG BÀI THỰC HÀNH 105
3.3.1CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 1 105
3.3.1.1Bài 1: Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module 105
3.3.1.2Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra 108
3.3.2CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 2 114
3.3.2.1Bài 1 :Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module 114
3.3.2.2Bài 2 : Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra 117
3.3.3CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 3 121
3.3.3.1Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module 121
3.3.3.2Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra 125
3.3.4 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 4 133
3.3.4.1Bài 1 : Kiểm tra các cụm thiết bị trên Module 133
3.3.4.2Bài 2 (Đấu hệ thống đánh lửa với ECU và kiểm tra hệ thống) 136
3.3.5 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 5 141
3.3.5.1Kiểm tra cụm thiết bị trên Module 141
3.3.5.2Bài 2 :Đấu dây hệ thống đánh lửa 147
3.3.6 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 6 154
3.3.6.1Bài 1 (kiểm tra các cụm thiết bị trên Module) 154
3.3.6.2Bài 2 (Đấu hệ thống đánh lửa với ECU và kiểm tra hệ thống) 159
PHẦN IV: KẾT LUẬN……………………………………………………168
4.1 CÁC KẾT QUẢ VÀ Ý NGHĨA 167
4.2 HẠN CHẾ, BỔ SUNG – PHÁT TRIỂN 167
4.2.1 HẠN CHẾ 167
4.2.2 BỔ SUNG – PHÁT TRIỂN 168

1.1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG
1.1.1 CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
Biến đổi dòng điện 1 chiều điện áp thấp (12V,24V) thành các xung điện áp cao (12.000V ÷ 45.000V) đủ tạo ra tia lửa điện mạnh (nhiệt độ 10.0000C) vào đúng thời điểm quy định (thời điểm đánh lửa sớm) và theo một thứ tự nhất định (thứ tự nổ).
1.1.2 YÊU CẦU
Một hệ thống đánh lửa làm việc tốt phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động đủ lớn để phóng qua khe hở bugi trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ.
- Tia lửa trên bugi phải đủ năng lượng và thời gian phóng để sự cháy bắt đầu.
- Góc đánh lửa phải đúng trong mọi chế độ hoạt động của động cơ.
- Các phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ cao và độ rung xóc lớn.
- Sự mài mòn điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép.
1.1.3 CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
a. Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U
Hiệu điện thế thứ cấp cực đại là hiệu điện thế cực đại đo được ở hai đầu cuộn dây thứ cấp khi tách dây cao áp ra khỏi bugi. Hiệu điện thế thứ cấp cực đại phải đủ lớn để có khả năng tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực của bugi, đặc biệt là lúc khởi động.
b. Hiêu điện thế đánh lửa U
Hiệu điện thế thứ cấp mà ở đó quá trình đánh lửa xảy ra, được gọi là hiệu điện thế đánh lửa . Hiệu điện thế đánh lửa là một hàm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, tuân theo định luật Pashen.
= (1.1)
Trong đó:
: là áp suất buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
: khe hở bugi.
: nhiệt độ ở điện cực trung tâm của bugi tại thời điểm đánh lửa.
: hằng số phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp hòa khí.
c. Hệ số dự trữ K
Hệ số dự trữ là tỷ số giữa hiệu điện thế cực đại và hiệu điện thế đánh lửa :
= (1.2)
Đối với hệ thống đánh lửa thường, do thấp nên thường nhỏ hơn 1,5. Trên những động cơ xăng hiện đại với hệ thống đánh lửa lập trình, hệ số dự trữ đánh lửa có giá trị khá cao ( ), đáp ứng được việc tăng tỷ số nén, tăng số vòng quay và tăng khe hở bugi.
d. Năng lượng dự trữ W trong cuộn sơ cấp
Năng lượng dự trữ là năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường trong cuộn dây sơ cấp của bôbin. Để đảm bảo tia lửa điện có đủ năng lượng để đốt cháy hoàn toàn hòa khí, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp của bôbin ở một giá trị xác định:
= mJ (1.3)
Trong đó:
- : năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp.
- : độ tự cảm của cuộn sơ cấp của bôbin.
- : cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm transistor công suất ngắt.
e. Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S

= = = V/ (1.4)
Trong đó:
- S : là tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
- : độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
- :thời gian biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S càng lớn thì tia lửa điện xuất hiện ở điện cực bugi càng mạnh nhờ đó dòng không bị rò qua muội than trên điện cực bugi, năng lượng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm.
f. Tần số và chu kỳ đánh lửa
Đối với động cơ xăng 4 kỳ, số tia lửa trong một giây hay còn gọi là tần số đánh lửa được xác định bởi công thức:
(1.5)
Đối với động cơ 2 kỳ:
(1.6)
Trong đó:
- : tần số đánh lửa.
- : số vòng quay trục khuỷu động cơ (min¬¬¬-1).
- Z : số xylanh động cơ.
Chu kỳ đánh lửa : là thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa.
= / =
Trong đó:
- : thời gian vít ngậm hay transistor công suất bão hòa.
- : thời gian vít hở hay transistor công suất ngắt.
Tần số đánh lửa tỷ lệ thuận với vòng quay trục khuỷu động cơ và số xylanh. Khi tăng số vòng quay của động cơ và số xylanh, tần số đánh lửa tăng và do đó chu kỳ đánh lửa T giảm xuống. Vì vậy, khi thiết kế cần chú ý đến 2 thống số là chu kỳ và tần số đánh lửa để đảm bảo ở số vòng quay cao nhất của động cơ tia lửa vẫn mạnh.
g. Năng lượng tia lửa
Thông thường, tia lửa điện bao gồm hai thành phần là thành phần điện dung và thành phần điện cảm. Năng lượng của tia lửa được tính theo công thức:
(1.7)
Năng lượng điện dung
(1.8)
Trong đó :
- : năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện dung.
- :điện dung ký sinh của mạch thứ cấp của bugi.
- : hiệu điện thế đánh lửa.
Năng lượng điện cảm
(1.9)
Trong đó :
- :năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện cảm.
- : độ tự cảm của mạch thứ cấp.
- :cường độ dòng điện mạch thứ cấp.
Tùy loại hệ thống đánh lửa mà năng lượng tia lửa có đủ cả hai thành phần điện cảm (thời gian phóng điện dài) và điện dung (thời gian phóng điện ngắn) hoặc chỉ có một thành phần.
1.1.4 VẤN ĐỀ ĐÁNH LỬA SỚM
a. Quá trình cháy của hòa khí
Quá trình cháy của hòa khí tính từ khi tia lửa xuất hiện ở bugi được chia thành hai giai đoạn : giai đoạn cháy trễ và giai đoạn lan truyền ngọn lửa.
Giai đoạn cháy trễ
Sự bốc cháy của hỗn hợp không khí – nhiên liệu không phải xuất hiện ngay sau khi đánh lửa . Thoạt đầu, một khu vực nhỏ (hạt nhân) ở sát ngay tia lửa bắt đầu cháy, và quá trình bắt cháy này lan ra khu vực xung quanh. Quãng thời gian từ khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu được đánh lửa cho đến khi nó bốc cháy được gọi là giai đoạn cháy trễ (khoảng A đến B trong sơ đồ). Giai đoạn cháy trễ đó gần như không thay đổi và nó không bị ảnh hưởng bởi điều kiện làm việc của động cơ.

Giai đoạn lan truyền ngọn lửa
Sau khi hạt nhân ngọn lửa hình thành, ngọn lửa nhanh chóng lan truyền ra xung quanh. Tốc độ lan truyền này được gọi là tốc độ lan truyền ngọn lửa, và thời kỳ này được gọi là thời kỳ lan truyền ngọn lửa ( B-C-D trong sơ đồ hình 1.2).
Khi có một lượng lớn không khí được nạp vào, hỗn hợp không khí- nhiên liệu trở nên có mật độ cao hơn. Vì thế, khoảng cách giữa các hạt trong hỗn hợp không khí – nhiên liệu giảm xuống, nhờ thế tốc độ lan truyền ngọn lửa tăng lên.
Ngoài ra, luồng hỗn hợp không khí- nhiên liệu xoáy lốc càng mạnh thì tốc độ lan truyền ngọn lửa càng cao. Khi tốc độ lan truyền ngọn lửa cao, cần phải định thời đánh lửa sớm. Do đó cần phải điều khiển thời điểm đánh lửa theo điều kiện làm việc của động cơ.
b. Góc đánh lửa sớm opt
Góc đánh lửa sớm là góc quay của trục khuỷu động cơ tính từ thời điểm xuất hiện tia lửa điện tại bugi cho đến khi piston lên tới điểm chết trên.
Góc đánh lửa sớm ảnh hưởng rất lớn đến công suất, tính kinh tế và độ ô nhiễm của khí thải động cơ. Góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc rất nhiều yếu tố:
(1.10)
Trong đó:
- : áp suất buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
- : nhiệt độ buồng đốt.
- : áp suất trên đường ống nạp.
- : nhiệt độ nước làm mát động cơ.
- : nhiệt độ môi trường.
- : số vòng quay của động cơ.
- : chỉ số ốc tan của động cơ xăng.
Ở các xe đời cũ, góc đánh lửa sớm chỉ được điều khiển theo hai thông số: tốc độ (bộ sớm ly tâm) và tải (bộ sớm chân không) của động cơ. Tuy nhiên, hệ thống đánh lửa ở một số xe( TOYOTA, HONDA…), có trang bị thêm van nhiệt và sử dụng bộ phận đánh lửa sớm theo hai chế độ nhiệt độ. Trên các xe đời mới, góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng điện tử nên góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh theo các thông số nêu trên. Trên hình 1.3 trình bày bản đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ và tải động cơ trên xe đời mới.

Hình 1.3:Bản đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ và tải động cơ trên ô tô đời mới
1.2 LÝ THUYẾT ĐÁNH LỬA
Trong động cơ xăng 4 kỳ, hòa khí sau khi được đưa vào trong xylanh và được hòa trộn đều nhờ sự xoáy lốc của dòng khí, sẽ được piston nén lại. Ở một thời điểm thích hợp cuối kỳ nén, hệ thống đánh lửa sẽ cung cấp một tia lửa điện cao thế đốt cháy hòa khí và sinh công cho động cơ. Để tạo được tia lửa giữa hai điện cực của bugi, quá trình đánh lửa được chia làm 3 giai đoạn: quá trình tăng trưởng của dòng sơ cấp hay còn gọi là quá trình tích lũy năng lượng, quá trình ngắt dòng sơ cấp và quá trình xuất hiện tia lửa ở điện cực bugi.
a. Quá trình tăng dòng sơ cấp.

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa.

Trong sơ đồ hệ thống đánh lửa trên:
- : điện trở của cuộn sơ cấp.
- : độ tự cảm của cuộn sơ cấp và thứ cấp của bôbin.
- : transistor công suất được điều khiển nhờ tín hiệu từ ECU

Hình 1.5: Sơ đồ tương đương của mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa
Khi transistor công suất dẫn, trong mạch sơ cấp sẽ có dòng điện từ (+) ắc quy → . Dòng tăng từ từ do sức điện động tự cảm sinh ra trên cuộn sơ cấp chống lại sự tăng của cường độ dòng điện. Ở giai đoạn này, mạch thứ cấp của hệ thống đánh lửa gần như không ảnh hưởng đến quá trình tăng dòng ở mạch sơ cấp. Hiệu điện thế và cường độ dòng điện xuất hiện ở mạch thứ cấp không đánh kể nên ta có thể coi mạch thứ cấp hở. Vì vậy, ở giai đoạn này ta có sơ đồ tương đương trình bày trên hình 1.5. Trên sơ đồ, giá trị điện trở của ắc quy được bỏ qua, trong đó:
: hiệu điện thế của ắc quy.
:độ sụt áp trên transistor công suất ở trạng thái dẫn bão hòa .
Từ sơ đồ hình 1.5 ta có thể thiết lập được phương trình vi phân sau:
(1.11)
Giải phương trình vi phân (1.11) ta được:

Gọi là hằng số điện từ của mạch.
(1.12)
Lấy đạo hàm (1.12) theo thời gian t, ta được tốc độ tăng trưởng của dòng sơ cấp (hình 1.7). Như vậy, tốc độ tăng dòng sơ cấp phụ thuộc chủ yếu vào độ tự cảm .

Hình 1.6 : Quá trình tăng trưởng dòng sơ cấp
Với bôbin xe đời cũ với độ tự cảm lớn (đường 1), tốc độ tăng dòng sơ cấp chậm hơn so với bôbin xe đời mới với độ tự cảm nhỏ (đường 2). Chính vì vậy, lửa sẽ càng yếu khi tốc độ động cơ càng cao. Trên xe đời mới, hiện tượng này được khắc phục nhờ sử dụng bôbin có nhỏ.
Đồ thị cho thấy độ tự cảm của cuộn sơ cấp càng lớn thì tốc độ tăng trưởng dòng càng giảm.
Gọi t là thời gian transistor công suất dẫn bão hòa thì cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm đánh lửa khi transistor công suất ngắt là:
(1.13)
Trong đó:

: chu kỳ đánh lửa (S).
: số vòng quay trục khuỷu động cơ (min-1).
: số xylanh của động cơ.
: thời gian tích lũy năng lượng tương đối.
Trên các xe đời cũ, thời gian tích lũy năng lượng tương đối , còn các xe đời mới nhờ cơ cấu hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng lượng (góc ngấm điện) nên .
) (1.14)
Từ công thức (1.14), ta thấy phụ thuộc vào tồng trở của mạch sơ cấp (R1), độ tự cảm của cuộn dây sơ cấp( ), số vòng quay trục khuỷu động cơ(nđc), và số xylanh ( ). Nếu không đổi thì khi tăng số vòng quay trục khủyu động cơ (nđc), cường độ dòng điện sẽ giảm.
Tại thời điểm đánh lửa, năng lượng đã được tích lũy trong cuộn sơ cấp dưới dạng từ trường:

(1.15)
Trong đó:
- : năng lượng tích lũy trong cuộn sơ cấp.
-
Hàm (1.5) đạt được giá trị cực đại, tức nhận được năng lượng từ hệ thống cấp điện nhiều nhất khi:
(1.16)
Đối với hệ thống đánh lửa thường và đối với hệ thống đánh lửa bán dẫn không có mạch hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng lượng , điều kiện (1.16) không thể thực hiện được vì là giá trị thay đổi phụ thuộc và tốc độ của động cơ (nđc). Sau khi đạt được giá trị , dòng điện qua cuộn sơ cấp sẽ gây tiêu phí năng lượng vô ích, tỏa nhiệt trên cuộn sơ cấp. Trên các xe đời mới, nhược điểm trên được loại trừ nhờ mạch hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng lượng (dwell control) hay còn gọi là kiểm soát góc ngấm điện.
Lượng nhiệt tỏa ra trên cuộn sơ cấp của bôbin được xác định bởi công thức sau:

(1.17)

Công suất tỏa nhiệt trên cuộn dây sơ cấp của bôbin:

(1.18)
Khi công tắc máy ở vị trí ON mà động cơ không hoạt động, công suất tỏa nhiệt trong bôbin là lớn nhất:

Thực tế khi thiết kế, phải nhỏ hơn 30W để tránh tình trạng nóng bôbin. Vì nếu , nhiệt lượng sinh trên cuộn sơ cấp lớn hơn nhiệt lượng tiêu tán.
Trong thời gian tích lũy năng lượng, trên cuộn thứ cấp cũng suất hiện một sức điện động tương đối nhỏ, chỉ xấp xỉ 1.000 V.

Trong đó:
- : sức điện động cuộn thứ cấp.
- : hệ số biến áp của bôbin.
Sức điện động này bằng 0 khi dòng điện sơ cấp đạt giá trị .
b. Quá trình ngắt dòng sơ cấp
Khi transistor công suất ngắt, dòng sơ cấp và từ thông do nó sinh ra giảm đột ngột. Trên cuộn thứ cấp của bôbin sẽ sinh ra một hiệu điện thế vào khoảng từ . Giá trị của hiệu điện thế thứ cấp phụ thuộc vào rất nhiều thông số của mạch sơ cấp và thứ cấp. Để tính toán hiệu điện thế thứ cấp cực đại, ta sử dụng sơ đồ tương đương được trình bày trên hình 1.7.
Trong sơ đồ này:
- : điện trở mất mát.
- : điện trở dò qua điện cực của bugi.

Hình 1.7: Sơ đồ tương đương của hệ thống đánh lửa
Bỏ qua hiệu điện thế ắc quy vì hiệu điện thế của ắc quy rất nhỏ so với sức điện động tự cảm trên cuộn sơ cấp lúc transistor công suất ngắt. Ta xét trường hợp không tải, tức là dây cao áp được tách ra khỏi bugi. Tại thời điểm transistor công suất ngắt, năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn sơ cấp của bôbin được chuyển thành năng lượng điện trường chứa trên tụ điện C1 và C2 và một phần mất mát. Để xác định hiệu điện thế thứ cấp cực đại ta lập phương trình năng lượng lúc transistor công suất ngắt:
(1.19)
Trong đó:
- : điện dung của tụ điện mắc song song transistor công suất hoặc IC đánh lửa.
- : điện dung ký sinh trên mạch thứ cấp.
- : hiệu điện thế trên mạch sơ cấp và thứ cấp lúc transistor công suất hoặc IC ngắt.
- :năng lượng mất mát do dòng rò, dòng fucô trong lõi thép của bôbin.
- .
- : hệ số biến áp của bôbin.
: số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp.

: Hệ số tính đến sự mất mát trong mạch dao động,

Hình 1.8: Quy luật biến đổi của dòng điện sơ cấp và hiệu điện thế thứ cấp

Quy luật biến đổi dòng điện sơ cấp và hiệu điện thế thứ cấp , được biểu diễn trên hình 1.8.
Khi transistor công suất ngắt, cuộn sơ cấp sẽ sinh ra một sức điện động tự cảm khoảng 100 300 (V).
c. Quá trình phóng điện ở điện cực bugi
Khi điện áp thứ cấp U2m đạt đến giá trị Udl tia lửa điện cao thế sẽ xuất hiện giữa hai điện cực của bugi. Bằng thí nghiệm người ta chứng minh được rằng tia lửa xuất hiện ở bugi gồm hai thành phần là thành phần điện dung và thành phần điện cảm.
Thành phần điện dung của tia lửa do năng lượng tích lũy trong mạch thứ cấp được quy ước bởi điện dung ký sinh C2. Tia lửa được đặc trung bởi sự sụt áp và tăng
dòng đột ngột . Dòng có thể đạt vài chục Ampere hình(1.9).
Mặc dù năng lượng không lớn lắm nhưng công suất phát ra bởi thành phần điện dung của tia lửa nhờ thời gian rất ngắn (1µs) nên có thể đạt hàng chục, có khi tới hàng trăm KV. Tia lửa điện dung có màu xanh sáng kèm theo tiếng nổ lách tách đặc trưng.
Dao động với tần số cao (106÷ 107 Hz) và dòng lớn, tia lửa điện dung gây nhiễu vô tuyến và làm mòn điện cực bugi. Để giải quyết vấn đề vừa nêu, trên mạch thứ cấp ( như nắp delco, mỏ quẹt, dây cao áp) thường được mắc thêm các điện trở. Trong ô tô đời mới, người ta dùng dây cao áp có lõi bằng than để tăng điện trở.

Hình 1.9 : Quy luật biến đổi hiệu điện thế U và cường độ dòng điện thứ cấp i khi transistor công suất ngắt

Do tia lửa xuất hiện trước khi hiệu điện thế thứ cấp đạt giá trị U2m nên năng lượng tia lửa điện dung chỉ là một phần nhỏ của năng lượng phóng qua bugi. Phần năng lượng còn lại sẽ hình thành tia lửa điện cảm. Dòng qua bugi lúc này chỉ rơi vào khoảng 20÷40mA. Hiệu điện thế giữa hai điện cực bugi giảm nhanh đến giá trị 400÷500 V .Thời gian kéo dài của tia lửa điện cảm gấp 100 đến 1.000 lần thời gian tia lửa điện dung và thời gian này phụ thuộc vào loại bugi, khe hở bugi và chế độ làm việc của động cơ. Thường thì thời gian tia lửa điện cảm vào khoảng 1 ÷ 1,5 ms. Tia lửa điện cảm có màu vàng tím, còn gọi là đuôi lửa. Trong thời gian xuất hiện tia lửa, năng lượng tia lửa Wp được tính bởi công thức:
(1.21)
: thời gian suất hiện tia lửa trên điện cực bugi.
Trên thực tế, ta có thể sử dụng công thức gần đúng:

Trong đó:
và : lần lượt là cường độ dòng điện trung bình, hiệu điện thế trung bình và thời gian xuất hiện tia lửa trung bình giữa hai điện cực của bugi.
Kết quả tính toán và thực nghiệm cho thấy rằng, ở tốc độ thấp của động cơ, có giá trị khoảng 20÷50 mJ.

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH
2
2.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
2.1.1 NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống

Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu gửi về, trong đó quan trọng nhất là các xung G, xung NE và tín hiệu của cảm biến đo gió, bộ xử lý của ECU sẽ tính toán và chọn ngay ra một điểm trên bề mặt lập trình, tức là chọn ngay một góc đánh lửa sớm tối ưu ở tốc độ và mức tải đó (chương trình đánh lửa sớm ESA- Electronic Spark Advance). Rồi thông qua một bóng điều khiển trong ECU xuất xung IGT (ignition timing) tới IC đánh lửa. Khi IC đánh lửa nhận được xung IGT ở đầu vào mạch transisitor, mạch này điều khiển bóng Transistor ON để nối mát cho cuộn sơ cấp W1 của bôbin qua chân C của IC đánh lửa. Khi đó xuất hiện dòng sơ cấp trong bôbin tạo ra từ trường , từ trường tồn tại trong bôbin cho tới khi bóng Transistor OFF, khi đó từ trường biến thiên cực nhanh và cảm ứng ra xung cao áp ở cuộn dây thứ cấp W2 của bôbin. Xung cao áp này được bộ chia điện đưa đến bugi theo thứ tự nổ của động cơ (hoặc tới thẳng bugi), tạo tia lửa điện đốt cháy hòa khí.
Hình 2.2: Bản đồ bề mặt lập trình và thời điểm đánh lửa
Như vậy, thời điểm mất xung IGT chính là thời điểm đánh lửa. Do đó, trước TDC của mỗi máy, ECU phải gửi ra một xung IGT và xung đó phải mất trước TDC để tạo ra góc đánh lửa sớm .
Khi chế độ làm việc của động cơ thay đổi, muốn tạo góc đánh sớm hơn nữa thì ECU chỉ việc dịch xung IGT về trước TDC xa hơn.
Xung phản hồi IGF (ignition feedback) sẽ được gửi trở lại bộ xử lý trung tâm trong ECU để báo rằng hệ thống đánh lửa đang hoạt động nhằm phục vụ công tác chuẩn đoán và điều khiển phun xăng. Trong trường hợp không có xung IGF, các kim phun xăng sẽ ngừng phun sau thời gian vài giây.
Trong trường hợp hệ thống đánh lửa không có IC đánh lửa mà chỉ có bóng Tr điều khiển, thì ECU phải xuất xung IGT điều khiển bóng Tr để thông mạch và ngắt mạch sơ cấp của bôbin ( Mitsubishi Lanser CC4G92, 4G93)
Trong trường hợp hệ thống đánh lửa lập trình không có bộ chia điện (loại hai bugi chung 1 bôbin hoặc mỗi bôbin ngồi trên đầu 1 bugi) thì ECU còn phải xuất xung IGT đến từng IC đánh lửa theo thứ tự nổ của động cơ.
Hình 2.3 : So sánh hệ thống đánh lửa lập trình và hệ thống đánh lửa cơ khí dùng bộ điều chỉnh đánh lứa sớm kiểu ly tâm và kiểu chân không
Đồ thị hình 2.3 mô tả sự sai lệch giữa hai kiểu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử và cơ khí. Đối với hệ thống đánh lửa thường, việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm được thực hiện bằng cơ khí với cơ cấu đánh lửa sớm chân không và đánh lửa sớm ly tâm. Đường đặc tính đánh lửa rất đơn giản và khác rất nhiều so với đường đặc tính đánh lửa lý tưởng được tính toán bằng thực nghiệm. Còn đối với hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử, góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh gần sát với đặc tính lý tưởng.
2.1.2 CHỨC NĂNG CỦA ESA
2.1.2.1 Điều khiển thời điểm đánh lửa

Hình 2.4: Điều khiển thời điểm đánh lửa
-Trong hệ thống đánh lửa sớm ESA góc đánh lửa sớm thực tế khi động cơ đang hoạt động được xác định = góc đánh lửa sớm ban đầu + góc đánh lửa sớm cơ bản + góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh.
- Góc đánh lửa sớm ban đầu phụ thuộc và vị trí của bộ chia điện hoặc cảm biến vị trí G, thông thường góc đánh lửa sớm ban đầu được điều chỉnh trong khoảng 50÷150 trước điểm chết trên ở tốc độ cầm chừng. Đối với hệ thống ESA khi điều chỉnh góc đánh lửa sớm ta chỉ điều chỉnh được góc đánh lửa sớm ban đầu.
-Góc đánh lửa sớm cơ bản là góc đánh lửa đã được lập trình sẵn trong ECU bởi nhà sản xuất. Khi ECU nhận được tín hiệu tốc độ động cơ NE và tín hiệu lưu lượng khí nạp PIM (VS, VG hoặc KS) nó sẽ tính toán và chọn ngay ra 1 góc đánh lửa sớm cơ bản trên bề mặt lập trình phù hợp với chế độ hoạt động của động cơ.
-Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh là góc đánh lửa sớm được cộng thêm hoặc giảm đi khi ECU nhận được các tín hiệu khác như nhiệt độ động cơ (THW), nhiệt độ khí nạp, tín hiệu kích nổ (KNK)..

a) Điều khiển đánh lửa khi khởi động
Khi khởi động, tốc độ của động cơ thấp và khối lượng không khí nạp chưa ổn định, nên không thể sử dụng tín hiệu VG , VS, KS hoặc PIM làm các tín hiệu điều chỉnh. Vì vậy, thời điểm đánh lửa được đặt ở góc thời điểm đánh lửa ban đầu. Góc thời điểm đánh lửa ban đầu được điều chỉnh trong IC dự trữ ở ECU động cơ.
Ngoài ra tín hiệu NE dùng để xác định khi động cơ đang được khởi động, và tốc độ của động cơ là 500 v/phút hoặc nhỏ hơn cho biết rằng việc khởi động đang xảy ra. Tùy theo động cơ có một số loại xác định động cơ đang khởi động khi ECU động cơ nhận được tín hiệu máy khởi động STA.
Xác định góc thời điểm đánh lửa ban đầu:

Hình 2.6: Xác định góc đánh lửa ban đầu
ECU nhận biết trục khuỷu đã đạt đến 50,70 hay 100 trước điểm chết trên BTDC (tùy theo loại động cơ) khi nó nhận được tín hiệu NE đầu tiên (điểm B trong hình 2.6) theo sau một tín hiệu G (điểm A hình 2.6). Góc này được hiểu như góc thời điểm đánh lửa ban đầu.

b) Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động
Điều khiển đánh lửa sau khởi động được thực hiện trong quá trình hoạt động bình thường.
Các hiệu chỉnh khác nhau (dựa trên các tín hiệu từ cảm biến có liên quan) được thêm vào góc thời điểm đánh lửa ban đầu và thêm vào góc đánh lửa sớm cơ bản (được xác định bởi tín hiệu áp suất đường ống nạp hay tín hiệu lượng khí nạp và tín hiệu tốc độ động cơ):
Thời điểm đánh lửa = góc thời điểm đánh lửa ban đầu + góc đánh lửa sớm cơ
bản + góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh.
Trong qua trình hoạt động bình thường của chức năng điều khiển thời điểm đánh lửa sau khi khởi động, tín hiệu thời điểm đánh lửa (IGT) mà bộ vi sử lý tính toán được phát ra qua IC dự phòng.
2.1.2.2 Góc đánh lửa sớm
Góc đánh lửa sớm cơ bản là góc đánh lửa được lập trình sẵn trong ECU do nhà sản xuất. Khi ECU nhận được tín hiệu NE và VG (PIM, KS, VS), ECU sẽ tính toán và chọn ngay ra một góc đánh lửa tối ưu trên bề mặt lập trình phù hợp với tình trạng hoạt động của động cơ.
a) Điều khiển khi tín hiệu IDL bật ON
Khi tín hiệu IDL bật ON, thời điểm đánh lửa là sớm theo tốc độ của động cơ. Trong một số kiểu động cơ thay đổi khi điều hòa không khí bật ON hoặc OFF ( xem khu vực đường nét đứt trên hình). Ngoài ra, trong các kiểu này, một số kiểu có góc đánh lửa sớm là 0 khi máy chạy ở tốc độ không tải chuẩn.

b) Điều khiển khi tín hiệu IDL bật OFF
Thời điểm đánh lửa được xác định theo tín hiệu NE và VG (hoặc PIM, KS, VS) dựa vào các dữ liệu được lưu trong ECU động cơ.
Tùy theo kiểu động cơ, 2 góc đánh lửa sớm cơ bản được lưu trữ trong ECU động cơ. Các dữ liệu của một trong các góc này được dùng để xác định góc đánh lửa sớm dựa trên chỉ số ốctan của nhiên liệu, nên có thể chọn các dữ liệu phù hợp với nhiên liệu được người lái sử dụng. Ngoài ra, một số kiểu xe đánh giá tỷ số ốctan của nhiên liệu, sử dụng tín hiệu KNK để tự động thay đổi các dữ liệu để xác định thời điểm đánh lửa.
2.1.2.3 Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh
a) Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ
Tùy thuộc vào nhiệt độ động cơ được nhận biết từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát mà góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh tăng hoặc giảm cho thích hợp với điều kiện cháy của hòa khí trong buồng đốt. Khi nhiệt độ của động cơ nằm trong khoảng -200 đến 600 góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh sớm hơn từ 00 đến 150. Nếu nhiệt độ động cơ nhỏ hơn -200, góc đánh lửa sớm cũng chỉ được cộng thêm 150 ( hình 2.9).

Hình 2.9 : Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ.
Sở dĩ, phải tăng góc đánh lửa sớm khi động cơ nguội là vì ở nhiệt độ thấp tốc độ cháy của hòa khí chậm nên phải kéo dài thời gian để nhiên liệu cháy hết nhằm tăng công suất động cơ.
Khi nhiệt độ động cơ nằm trong khoảng từ 60o ÷ 1100C, ECU không thực hiện hiểu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ.
Trong trường hợp động cơ quá nóng (over temperature) (>1100C) sẽ dễ gây ra hiện tượng kích nổ và làm tăng nồng độ OXY trong khí thải, vì vậy ECU sẽ giảm góc đánh lửa xuống một góc tối đa là 50.

b) Hiệu chỉnh để tốc độ không tải chạy ổn định

Hình 2.10 : Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm để tốc độ chạy không tải ổn định
Ở chế độ cầm chừng tốc độ của động cơ bị dao động do tải của động cơ thay đổi, việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm có tác dụng ổn định tốc độ không tải của động cơ. Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, tín hiệu từ công tác bướm ga (hoặc cảm biến vị trí bướm ga) báo về ECU cho biết động cơ đang làm việc ở chế độ cầm chừng. Kết hợp với tín hiệu tốc độ động cơ (NE) và tốc độ xe (SPD), ECU sẽ điều khiển tăng hoặc giảm góc đánh lửa sớm. Góc hiệu chỉnh tối đa trong trường hợp này là ± 50 . Khi tốc độ tăng cao, ECU sẽ không hiệu chỉnh. Trên một số loại động cơ việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm này phụ thuộc vào điều kiện sử dụng máy lạnh hay điều chỉnh góc đánh lửa sớm khi tốc độ cầm chừng giảm xuống dưới mức quy định.
c) Hiệu chỉnh tiếng gõ
Nếu động cơ xảy ra tiếng gõ cảm tiếng gõ sẽ chuyển xung động này thành tín hiệu điện áp và gửi nó tới ECU động cơ. ECU nhận biết độ lớn của tiếng gõ ở 3 cấp độ: mạnh, trung bình và yếu. Tùy theo độ lớn của tín hiệu KNK, nó thay đổi góc đánh lửa muộn hiệu chỉnh. Nói theo cách khác, nếu tiếng gõ xảy ra mạnh thời điểm đánh lửa muộn đi nhiều trong khi nếu tiếng gõ yếu nó sẽ làm muộn ít hơn. Khi tiếng gõ ngừng, ECU sẽ ngừng việc làm muộn và bắt đầu làm sớm thời điểm đánh lửa từng ít một. Thời điểm đánh lửa này được làm sớm liên tục cho tới khi tiếng gõ động cơ lại xảy ra, và khi đó thời điểm đánh lửa lại được làm muộn đi.
Việc làm muộn thời điểm đánh lửa trong khi xảy ra tiếng gõ được thực hiện trong dải hiệu chỉnh tiếng gõ. Ở một số loại động cơ, điều này có nghĩa là khi đang hoạt động ở dưới chế độ tải nặng (độ chân không dưới 200mmHg ), trong khi ở những loại khác nó bao gồm ở tất cả các chế độ tải. ECU phản hồi các tín hiệu từ cảm biến tiếng gõ để hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa như trên hình 2.11.
d) Hiệu chỉnh điều khiển mô men
Trong trường hợp xe có lắp đặt ECT (hộp số tự động), mỗi ly hợp và phanh trong bộ truyền bánh răng hành tinh của hộp số tạo ra va đập lan truyền trong khi chuyển số một, số kiểu xe va đập này được giảm bằng các làm giảm thời điểm đánh lửa khi chuyển xuống hay lên số.
Khi chuyển số bắt đầu ECU động cơ làm muộn thời điểm đánh lửa để giảm mô men của động cơ. Kết quả là, va đập do ăn khớp của ly hợp và phanh trong bộ bánh răng hành tinh giảm xuống và chuyển số diễn ra êm hơn. Góc thời điểm đánh lửa được
làm muộn tới một giá trị tối đa là khoảng 200 bằng hiệu chỉnh này. Hiệu chỉnh này không diễn ra khi nhiệt độ nước làm mát hay điện áp ắc quy dưới một giá trị xác định.
e) Các hiệu chỉnh khác
Hiệu chỉnh phản hồi của tỷ lệ không khí - nhiên liệu.
Trong lúc hiệu chỉnh phản hồi của tỷ lệ không khí – nhiên liệu, tốc độ của động cơ sẽ thay đổi theo lượng phun nhiên liệu tăng – giảm. Để duy trì tốc độ chạy không tải ổn định, thời điểm đánh lửa được làm sớm lên trong thời gian hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ không khí - nhiên liệu cho phù hợp với lượng phun nhiên liệu. Việc hiệu chỉnh này không được thực hiện trong khi xe chạy .
Hiệu chỉnh EGR.
Khi EGR đang hoạt động và tiếp điểm IDL bị ngắt, thời điểm đánh lửa được làm sớm lên theo khối lượng khí nạp và tốc độ của động cơ để tăng khả năng làm việc.
Hiệu chỉnh điều khiển xe chạy tự động.
Khi xe chạy xuống dốc trong khi hệ thống điều khiển chạy xe tự động đang hoạt động, một tín hiệu được chuyển từ ECU điều khiển chạy tự động đến ECU động cơ để làm muộn thời điểm đánh lửa nhằm giảm thiểu sự thay đổi momen quay của động cơ.
Hiệu chỉnh điều khiển lực kéo.
Thời điểm đánh lửa được làm muộn đi khi việc điều khiển lực kéo đang được thực hiện để giảm mô men quay của động cơ.
Hiệu chỉnh chuyển tiếp.
Trong quá trình chuyển đổi từ giảm tốc đến tăng tốc thời điểm đánh lửa sẽ sớm lên hoặc muộn đi theo sự tăng tốc.
f) Điều khiển góc đánh lửa sớm tối đa và tối thiểu
Nếu thời điểm đánh lửa (thời điểm đánh lửa ban đầu +góc đánh lửa sớm cơ bản + góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh) trở nên không bình thường, hoạt động của động cơ sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Để ngăn chăn điều này, ECU động cơ điều khiển góc đánh lửa thực tế (thời điểm đánh lửa) sao cho tổng góc đánh lửa sớm cơ bản và góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh không thể lớn hay nhỏ hơn một giá trị xác định được thể hiện như hình vẽ.

2.2 CÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH TIÊU BIỂU

Hình 2.13: Các kiểu hệ thống đánh lửa lập trình
Trên sơ đồ hình 2.13 là các kiểu hệ thống đánh lửa lập trình với các phương án khác nhau:
Phương án 1: Hệ thống đánh lửa SI
Sau khi ECU động cơ nhận được tín hiệu từ các cảm biến, thông qua chương trình ESA xuất xung IGT để điều khiển đánh lửa. Xung IGT có thể được gửi tới IC đánh lửa (hoặc Transistor hay còn gọi là bóng công suất) và IC đánh lửa (hoặc bóng công suất) sẽ điều khiển đóng – ngắt (ON-OFF) dòng sơ cấp của bôbin để tạo ra dòng điện cao áp rồi thông qua bộ chia điện chia tới các bugi theo đúng thứ tự nổ của động cơ.
Phương án 2: Hệ thống đánh lửa BSI với bôbin kép
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ các cảm biến, thông qua chương trình ESA xuất xung IGT để điều khiển đánh lửa. Xung IGT có thể được xuất ra theo nhóm IGT1, IGT2. IGT3 hoặc IGT4 để điều khiển từng bôbin và mỗi bôbin thực hiện cấp điện cao áp đồng thời cho 2 bugi, trong đó 1 bugi ở kỳ nén và 1 bugi ở kỳ xả. Trong phương án này có nhiều dạng khác nhau phụ thuộc cụm bôbin có kèm IC đánh lửa, kèm bóng hoặc chỉ riêng bôbin hay không.
Phương án 3: Hệ thống đánh lửa BSI với bôbin riêng biệt.
Đối với phương án này, bôbin được lắp trực tiếp trên đầu bugi để cấp điện cao áp cho bugi đó. Xung IGT sẽ được ECU gửi lần lượt tới từng bôbin theo đúng thứ tự nổ của động cơ. Trong phương án này có nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào cấu tạo của cụm bôbin có kèm IC đánh lửa, kèm bóng hoặc chỉ riêng bôbin hay không.
2.2.1 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH SI
2.2.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Hình 2.14: Hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện (SI)
Trong hệ thống đánh lửa này cụm bộ chia điện chỉ gồm các xung và cơ cấu chia điện cao áp (nắp và con quay), bôbin và IC đánh lửa được bố trí ở ngoài bộ chia điện.
Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện (SI) được chia làm nhiều loại khác nhau phụ thuộc vào cách bố trí các cụm thiết bị trong bộ chia điện.
Dưới đây là một ví dụ về hệ thống đánh lửa SI hình 2.15:

Hình 2.15 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết bộ xử lý trung tâm sẽ thông qua chương trình ESA được cài đặt sẵn trong bộ nhớ để đưa ra lệnh điều khiển đánh lửa và thông qua bóng T1 trong ECU xuất ra xung IGT để điều khiển đánh lửa.
Xung IGT sẽ thông qua mạch kiểm soát góc ngậm điện (còn gọi là mạch điều khiển bóng) để điều khiển bóng T2 trong IC đánh lửa thực hiện đóng – ngắt (ON-OFF) dòng sơ cấp của bôbin để tạo ra điện cao áp ở cuộn thứ cấp. Điện cao áp của bôbin sẽ thông qua con quay và nắp chia điện của bộ chia điện để chia đến lần lượt từng bugi theo đúng thứ tự nổ. Như vậy mỗi một lần đánh lửa ở bugi nào đó thì ECU phải xuất xung IGT để điều khiển đánh lửa một lần.
Để điều chỉnh đánh lửa sớm (như đã trình bày ở trên) thì ECU chỉ việc dịch chuyển vị trí xung IGT so với điểm chết trên (TDC) của mỗi máy.
Để phản ánh tình trạng đánh lửa đồng thời tạo xung kích hoạt hệ thống phun xăng thì trong một số IC đánh lửa có mạch tín hiệu phản hồi. Thông qua mạch này mỗi lần đánh lửa IC đánh lửa lại gửi 1 xung IGF phản hồi ngược lại ECU.

2.2.1.2 Một số kiểu tiêu biểu
Kiểu 1

Hình 2.16: Hệ thống đánh lửa SI của TOYOTA
Trong hệ thống đánh lửa này cụm bộ chia điện chỉ gồm cảm biến G, cảm biến NE và bộ phận chia điện, IC đánh lửa và bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất ra xung điều khiển đánh lửa IGT tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng – ngắt (ON – OFF) dòng sơ cấp để tạo ra điện áp cao ở cuộn thứ cấp. Dòng điện cao áp này sẽ được đưa trở lại bộ phận chia điện, thông qua con quay và nắp chia điện, dòng điện cao áp sẽ được đưa tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Đồng thời IC đánh lửa gửi 1 tín hiệu IGF quay trở lại ECU để xác nhận có đánh lửa và sử dụng làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 2

Hình 2.17: Hệ thống đánh lửa SI của NISSAN
Trong hệ thống đánh lửa này bộ chia điện bao gồm cảm biến G, cảm biến NE và bộ phận chia điện (con quay chia điện và nắp), Transistor (bóng công suất) và bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được xung từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới bóng công suất. Xung IGT điều khiển trực tiếp Transistor (bóng công suất) đóng – ngắt (ON- OFF) dòng sơ cấp, làm xuất hiện điện cao áp U2 ở cuộn thứ cấp của bôbin. Dòng U2 được đưa tới bộ phận chia điện, chia tới bugi theo thứ tự nổ của động cơ.
Kiểu 3

Hình 2.18: Hệ thống đánh lửa của TOYOTA
Trong hệ thống đánh lửa này bộ chia điện bao gồm xung G, NE, IC đánh lửa và bộ phận chia điện, bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động tương tự kiểu 1
Kiểu 4

Hình 2.19: Hệ thống đánh lửa SI của TOYOTA
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này, bộ chia điện gồm có xung NE và bộ phận chia điện, IC đánh lửa và bôbin nằm ở ngoài.
Nguyên lý hoạt động tương tự kiểu 1 chỉ khác là ECU chỉ nhận tín hiệu NE và không có tín hiệu G.
Kiểu 5

Hình 2.20: Hệ thống đánh lửa SI của NISSAN, MISUBISHI sử dụng cảm biến quang điện
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này cảm biến NE, cảm biến G, bóng công suất, bôbin và bộ phận chia điện đều nằm trong bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được xung từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT. Xung IGT điều khiển trực tiếp bóng công xuất, đóng – ngắt (ON – OFF) dòng sơ cấp làm suất hiện dòng điện cao áp U2 ở cuộn thứ cấp. Dòng U2 được đưa tới bộ phận chia điện chia tới bugi theo thứ tự nổ của động cơ.
Kiểu 6

Hình 2.21: Hệ thống đánh lửa SI dòng TOYOTA sử dụng cảm biến từ điện
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này cảm biến NE, cảm biến G, IC đánh lửa,bôbin và bộ phận chia điện nằm trong bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được xung từ cảm biến G và NE, thông qua chương trình ESA xuất xung đánh lửa IGT tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng – ngắt (ON – OFF) dòng sơ cấp làm xuất hiện dòng điện cao áp U2 trên cuộn thứ cấp của bôbin. Dòng điện cao áp U2 được đưa tới bộ phận chia điện để chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Ngoài ra IC đánh lửa còn gửi xung phản hồi IGF tới ECU để xác nhận đánh lửa và sử dụng là tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 7

Hình 2.22: Hệ thống đánh lửa SI dòng HONDA
Trong hệ thống đánh lửa này, bộ chia điện bao gồm cảm biến NE, cảm biến G, cảm biến TDC và cơ cấu chia điện (con quay chia điện và nắp), IC đánh lửa và bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyện lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến G, NE và TDC, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng – ngắt (ON - OFF) dòng điện sơ cấp là xuất hiện dòng điện cao áp U2 tại cuộn thứ cấp của bôbin. Dòng U2 được đưa tới bộ phận chia điện để chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Ngoài ra IC đánh lửa còn gửi xung phản hồi IGF về ECU để xác nhận đánh lửa và sử dụng làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.

Kiểu 8

Hình 2.23: Hệ thống đánh lửa SI dòng HONDA
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này, cảm biến G, cảm biến NE, cảm biến TDC, IC đánh lửa, bộ phận chia điện cao áp đều nằm trong bộ chia điện, bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ các cảm biến, thông qua chương trình ESA xuất ra xung điều khiển đánh lửa, xung này được đưa tới IC đánh lửa. IC đánh lửa thực hiện đóng – ngắt dòng sơ cấp tạo ra dòng điện cao áp U2 tại cuộn thứ cấp. Dòng điện cao áp này được đưa tới bộ phận chia điện chia cho bugi theo đúng thứ tự nổ. Đồng thời IC đánh lửa gửi xung phản hồi IGF về ECU để xác nhận đánh lửa và làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 9

Hình 2.24: Hệ thống đánh lửa dòng MISUBISHI, MAZDA, FORD.
Trong hệ thống kiểu này cảm biến NE, TDC, bóng công suất, bôbin, bộ phận chia điện đều nằm trong bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và cảm biến TDC, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới bóng công suất. Xung IGT điều khiển trực tiếp bóng công suất đóng – ngắt dòng sơ cấp, tạo ra trên cuộn thứ cấp một dòng điện cao áp U2. Sau đó dòng điện cao áp được đưa tới bộ phận chia điện chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Loại này không có xung phản hồi.
Kiểu 10

Hình 2.25:Hệ thống đánh lửa SI dòng HONDA
Trong hệ thống đánh lửa hình 2.25 cảm biến NE, cảm biếnG, cảm biến TDC, IC đánh lửa, bôbin và bộ phận chia điện đều nằm trong bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ các cảm biến NE, G, TDC, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng - ngắt dòng sơ cấp làm xuất hiện dòng điện cao áp U2 tại cuộn thứ cấp của bôbin. Sau đó U2 được đưa tới bộ phận chia điện chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ của động cơ. Đồng thời IC đánh lửa gửi xung phản hồi IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và kích hoạt hệ thống phun xăng.

Kiểu 11

Hình 2.26: Hệ thống đánh lửa SI dòng TOYOTA
Trong hệ thống đánh lửa hình 2.26 cảm biến NE, IC đánh lửa và bộ phận chia điện nằm trong bộ chia điện còn bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt đông:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu NE thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới IC đánh lửa (nằm trong bộ chia điện) đóng – ngắt dòng sơ cấp trong bôbin nằm ngoài bộ chia điện tạo ra dòng điện cao áp U2. Sau đó dòng U2 được đưa tới bộ phận chia điện chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Đồng thời IC đánh lửa gửi xung phản hồi IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và kích hoạt hệ thống phun xăng.

2.2.2 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA BSI MỖI BUGI MỘT BÔBIN
2.2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Hệ thống đánh lửa BSI có một số kiểu phụ thuộc vào nhóm bôbin. Trên hình 2.27 là sơ đồ của hai kiểu tiêu biểu.
Hình 2.27:Hệ thống đánh lửa BSI mỗi bugi một bôbin
a : Bôbin kèm hộp bóng Transistor
b : Bôbin kèm IC đánh lửa
Với các kiểu đánh lửa kiểu này mỗi bôbin được lắp ngay trên đầu bugi, đầu cao áp được chế tạo liền với tẩu bugi. Bôbin được cấp nguồn (+) sẵn và chờ thông mát (-) ở hộp bóng hoặc IC đánh lửa.
Sau đây là xung tín hiệu IGT và IGF của hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin kèm IC đánh lửa (đối với loại bôbin đi kèm bóng thì không có tín hiệu IGF).
Hình 2.28: Dạng xung điều khiển IGT và xung IGF
ECU sau khi nhận được các tín hiệu cần thiết thông qua chương trình ESA sẽ tính toán thời điểm đánh lửa sớm tối ưu, rồi xuất lần lượt các xung IGT để điều khiển các Transistor hoặc IC đánh lửa thực hiện ON- OFF dòng điện sơ cấp của từng bôbin theo thứ tự nổ để tạo ra điện cao áp đánh lửa đốt cháy hòa khí.
2.2.2.2 Một số kiểu tiểu biểu
Kiểu 1

Hình 2.29:Hệ thống đánh lửa dòng TOYOTA
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng bôbin kèm IC đánh lửa để điều khiển đánh lửa, ECU chỉ việc gửi xung IGT tới các bôbin theo đúng thứ tự nổ (1-3-4-2).
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới từng IC đánh lửa theo thứ tự nổ. IC đánh lửa sẽ đóng – ngắt dòng sơ cấp của bôbin làm sinh ra dòng điện cao áp trên cuộn thứ cấp. Do mỗi bôbin được lắp trên đầu một bugi nên dòng điện cao áp đánh xuyên qua duy nhất chỉ bugi đó. Ngoài ra IC đánh lửa còn gửi xung IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 2

Hình 2.30: Hệ thống đánh lửa dòngNISSAN
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng bôbin kèm Transistor (bóng công suất).
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới từng Transistor (bóng công suất) theo thứ tự nổ, đóng – ngắt trực tiếp dòng sơ cấp của bôbin làm sinh ra dòng điện cao áp trên cuộn thứ cấp. Do mỗi bôbin được lắp trên đầu một bugi nên dòng điện cao áp đánh xuyên qua duy nhất chỉ bugi đó. Kiểu này không có xung phản hồi IGF.
Kiểu 3

Hình 2.31: Hệ thống đánh lửa dòngNISSAN
Hệ thống kiểu này sử dụng một hộp bóng công suất tách rời với các bôbin.
Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý hoạt động của kiểu này tương tự kiểu 2.
Kiểu 4

Hình 2.32: Hệ thống đánh lửa dòngTOYOTA
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng 1 IC đánh lửa chung cho 4 bôbin và tách biệt với 4 bôbin.
Nguyên lý hoạt động: nguyên lý hoạt động của kiểu này tương tự kiểu 1.
Kiểu 5

Hình 2.33 : Hệ thống đánh lửa của hãng FORD, HYUNDAI
Hệ thống đánh lửa này sử dụng 4 bôbin được lắp trên đầu bugi của 4 máy. Việc điều khiển đóng – ngắt dòng sơ cấp được điều khiển trực tiếp trong ECU thông qua bóng Tr1, Tr2, Tr3, Tr4.
Nguyên lý làm việc:
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển trực thiếp bóng Tr trong ECU để đóng – ngắt dòng sơ cấp trong bôbin tương ứng theo đúng thứ tự nổ. Để tạo ra tia lửa ở bugi để đốt cháy hòa khí.

2.2.3 HỆ THỐNG BSI BÔBIN KÉP
2.2.3.1 Nguyên lý hoạt động
Loại sử dụng 1 bôbin cho 2 bugi

Hình 2.34: Hệ thống đánh lửa BSI với bôbin kép
Các bôbin phải được gắn vào bugi của hai xylanh song hành. Ví dụ: đối với động cơ 4 xylanh có thứ tự kỳ nổ 1-3-4-2, ta sử dụng hai bôbin. Bôbin thứ nhất có hai đầu của cuộn thứ cấp được nối trực tiếp với bugi số 1 và số 4 còn bôbin thứ hai được
nối với bugi số 2 và số 3.
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, ECU căn cứ vào thứ tự nổ của động cơ sẽ xuất lần lượt tuần tự các xung IGT1 và IGT2 để điều khiển Transistor hoặc
IC đánh lửa đóng - ngắt (ON - OFF) dòng sơ cấp của từng bôbin để tạo ra điện cao áp ở cuộn thứ cấp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được cắm trực tiếp vào 2 bugi nên điện cao áp sẽ được đánh xuyên qua 2 bugi, trong đó một bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả. Phân phối điện cao áp được thực hiện như sau.
Giả sử điện áp thứ cấp xuất hiện ở bugi số 1 và số 4 ta có :
Utc = U1 + U4

Trong đó :
- Utc : hiệu điện áp ở cuộn thứ cấp.
- U1 và U4 : hiệu điện áp đặt vào khe hở của bugi số 1 và số 4.
- R1 và R4 :là điện trở khe hở bugi số 1 và số 4.
Ở thời điểm đánh lửa, xylanh số 1 và số 4 cùng ở vị trí gần điểm chết trên nhưng trong hai kỳ khác nhau nên điện trở khe hở bugi của các xylanh trên cũng khác nhau R1 ≠R4. Lấy ví dụ xylanh số 1 đang ở kỳ nén thì R1 cũng rất lớn còn xylanh số 4 đang ở kỳ xả nên R4 rất nhỏ. Do đó R1¬>> R4 ta có U1 ≈ Utc, U4 ≈0 do vậy tia lửa chỉ xuất hiện ở bugi số 1, trong trường hợp ngược lại R1<<R4, ta có U1≈0, U4≈Utc , tia lửa sẽ xuất hiện ở bugi số 4. Quá trình tương tự cũng xảy ra đối với bugi số 2 và số 3. ECU đưa ra xung điều khiển để đóng mở transistor T1và T2 theo thứ tự nổ 1-3-4-2.
Loại sử dụng 1 bôbin cho 4 bugi

Hình 2.35:Hệ thống đánh lửa BSI sử dụng 1 bôbin cho 4 bugi
Trên hình 2.35, bôbin có hai cuộn sơ cấp được nối với bugi qua các diode cao áp. Do hai cuộn sơ cấp quấn ngược chiều nhau nên khi ECU điều khiển mở lần lượt Transistor T1 và T2 , điện áp trên cuộn thứ cấp sẽ đổi dấu. Khi ECU gửi xung IGT1 đóng ngắt T1, trên cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện dòng điện cáo áp, dòng điện này sẽ đánh xuyên qua bugi số 1 sang bugi số 4. Khi ECU gửi xung IGT2 đóng ngắt T2, trên cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện dòng điện cao áp, dòng điện này sẽ đánh xuyên qua bugi số 3 sang bugi số 2.
Diode số 5 và số 6 dùng để ngăn chặn ảnh hưởng giữa hai cuộn sơ cấp (lúc T1 hoặc T2 đóng) nhưng chúng làm tăng công suất tiêu hao trên IC đánh lửa.
Dạng xung điều khiển:

Hình 2.36: Dạng xung điều khiển
Trong trường hợp động cơ có 6 máy, 8 máy thì số bôbin sẽ tăng lên .
Ví dụ: đối với động cơ 6 xylanh là sơ đồ hình 2.37.

Hình 2.37: Sơ đồ hệ thống đánh lửa BSI với bôbin kép của động cơ 6 máy
Để đảm bảo đánh lửa theo đúng thứ tự nổ 1-5-3-6-2-4, mạch vào sẽ xác định xylanh cần đánh lửa theo bảng mã sau:

Xung IGDA Xung IGDB Xylanh
0 1 1 và 6
0 0 2 và 5
1 0 3 và 4
Trong trường hợp xung IGDA ở mức thấp (0), xung IGDB ở mức cao (1). Mạch xác định xylanh sẽ phân phối IGT đến đóng ngắt transistor T1. Khi transistor T1 ngắt, sức điện động cảm ứng trên cuộn thứ cấp sẽ tạo ra tia lửa cho bugi số 1 hoặc số 6. Hoạt động tương tự như vậy cho xylanh số 2 và số 5, số 3 và số 4, xung IGF là xung hồi tiếp, báo cho ECU biết hệ thống đánh lửa đang hoạt động .
2.2.3.2 Một số kiểu tiêu biểu
Kiểu 1

Hình 2.38: Hệ thống đánh lửa BSI dòng DAEWOO (Lanos - Nubira)
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này 2 bôbin được điều khiển bởi cùng một IC đánh lửa. IC đánh lửa này không gắn liền với bôbin.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất lần lượt tuần tự hai xung điều khiển IGT1 và IGT2 tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng - ngắt dòng sơ cấp của từng bôbin một theo thứ tự nổ của động cơ, làm xuất hiện ở mạch thứ cấp của bôbin một dòng điện cao áp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được lắp trực tiếp vào hai bugi của hai máy song hành nên dòng điện cao áp sẽ đánh xuyên qua hai bugi trong đó, 1 bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả. Đồng thời IC đánh lửa gửi tín hiệu phản hồi IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.

Kiểu 2

Hình 2.39: Hệ thống đánh lửa BIS bôbin kép dòng UAZ
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng một hộp bóng công suất để điều khiển 2 bôbin, bôbin 1 được lắp trên bugi số 1-4, bôbin 2 lắp trên bôbin 2-3.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất lần lượt tuần tự hai xung điều khiển IGT1 và IGT2 tới hộp bóng công suất. Bóng công suất sẽ đóng -ngắt dòng sơ cấp của từng bôbin một theo thứ tự nổ của động cơ, làm xuất hiện ở mạch thứ cấp của bôbin một dòng điện cao áp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được lắp trực tiếp vào hai bugi của hai máy song hành nên dòng điện cao áp sẽ đánh xuyên qua hai bugi trong đó 1 bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả.
Kiểu 3

Hình 2.40: Hệ thống đánh lửa BSI bôbin kép dòng TOYOTA
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng bôbin kèm IC đánh lửa.

Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất lần lượt tuần tự hai xung điều khiển IGT1 và IGT2 tới IC đánh lửa của từng bôbin theo đúng thứ tự nổ. IC đánh lửa sẽ đóng - ngắt dòng sơ cấp của bôbin, làm xuất hiện ở mạch thứ cấp của bôbin một dòng điện cao áp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được lắp trực tiếp vào hai bugi của hai máy song hành nên dòng điện cao áp sẽ đánh xuyên qua hai bugi trong đó 1 bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả. Đồng thời IC đánh lửa gửi tín hiệu phản hồi IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 4

Hình 2.41: Hệ thống đánh lửa BSI bôbin kép dòng NISSAN
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng Transistor (bóng công suất) kèm bôbin.
Nguyên lý hoạt động:
Hoạt động tương tự như kiểu 2 chỉ khác là ở kiểu này mỗi bôbin có 1 hộp bóng công suất riêng biệt.
Kiểu 5

Hình 2.42: Hệ thống đánh lửa BSI dòng FORD và HUYNDAI
Hệ thống đánh lửa kiểu này IC hoặc bóng công suất đã được tích hợp ngay bên trong ECU. Một đầu của bôbin luôn được nối với nguồn (+) ắc quy, đầu còn lại được nối với ECU để chờ thông mát.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, thông qua chương trình ESA lần lượt xuất xung điều khiển bóng T1 và T2 theo đúng thứ tự nổ để đóng – ngắt dòng sơ cấp trong bôbin làm sinh ra dòng điện cao áp trên cuộn thứ cấp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được lắp trực tiếp vào hai bugi của hai máy song hành nên dòng điện cao áp sẽ đánh xuyên qua hai bugi trong đó 1 bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả.
Trong trường hợp động cơ có 6 máy, 8 máy thì chỉ việc thêm bôbin. Ví dụ với động cơ 6 máy ta chỉ việc thêm 1 bôbin, bôbin 1 sẽ được lắp với bugi số 1 và số 6, bôbin 2 lắp với bugi 5 và 2, bôbin 3 lắp với bugi 3 và 4. Về hoạt động thì không có gì thay đổi.

Hình 2.43: Hệ thống đánh lửa BSI của Ford Mondeo

2.3 CÁC CẢM BIẾN, ECU VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH

Hình 2.44: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa lập trình

Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa lập trình (hình 2.44) có thể chia làm 3 phần: các cảm biến, ECU và cơ cấu chấp hành.
Các cảm biến:
- Cảm biến tốc độ động cơ (NE).
- Cảm biến vị trí trục khủyu (G).
- Cảm biến khí nạp (VS, VG, KS, PIM).
- Cảm biến vị trí bướm ga (loại công tác, loại tuyến tính).
- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW).
- Cảm biến tiếng gõ (KNK).
ECU
Sau khi nhận tín hiệu từ các cảm biến, ECU sẽ tính toán và đưa ra thời điểm đánh lửa cho từng xylanh theo đúng thứ tự nổ và tình trạng hoạt động của động cơ.
Cơ cấu chấp hành
- IC : nhận tín hiệu IGT do ECU phát ra để đóng ngắt dòng sơ cấp trong bôbin một cách ngắt đoạn. Nó cũng gửi tín hiệu xác nhận đánh lửa IGF về ECU động cơ để điều khiển phun nhiên liệu và phục vụ cho công tác chẩn đoán.
- Transistor hay còn gọi là bóng công suất: nhận tín hiệu IGT do ECU phát ra để ngắt dòng sơ cấp trong bôbin một cách ngắt đoạn.
- Bôbin: biến đổi nguồn điện có hiệu điện thế thấp (12V hoặc 24V) thành xung điện áp cao từ 15KV÷40KV.
- Bugi: là nơi xuất hiện tia lửa cao áp để đốt cháy hòa khí.
2.3.1 CÁC CẢM BIẾN
2.3.1.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu (G) và tốc độ động cơ (NE)
Trong hệ thống đánh lửa lập trình, tín hiệu NE và tín hiệu cảm biến gió là hai tín hiệu chính quyết định thời điểm đánh lửa sớm cơ bản. Tín hiệu G xác định tín hiệu đánh lửa. Để xác định tín hiệu G và NE mỗi hãng lại có những cách khác nhau nhưng đề dựa trên 3 loại cảm biến sau.
a. Cảm biến từ điện
Nguyên lý chung:
Cảm biến từ điện chia làm hai loại: loại nam châm đứng yên và loại nam châm quay.
Loại nam châm đứng yên
Cảm biến bao gồm một rotor có số cánh phát xung tương ứng với số xylanh động cơ (cũng có loại 1 ,2 hoặc 3 cánh phát xung), một cuộn dây quấn quanh một lõi sắt từ ghép với một thanh nam châm vĩnh cửu. Cuộn dây và lõi sắt được đặt cách các cánh phát xung của rotor một khe nhỏ (0,2 0,4mm) và được cố định trên vỏ bộ chia điện. Khi rotor quay, các cánh phát xung lần lượt tiến lại gần và lùi ra xa cuộn phát xung.

Hình 2.45: Cảm biến từ điện loại nam châm đứng yên
Khi cánh phát xung ở vị trí như hình 2.46a , điện áp trên cuộn phát xung bằng 0. Khi cánh phát xung tiến lại gần cực từ của lõi thép, khe hở giữa cánh phát xung và lõi thép giảm dần và từ trường mạnh dần lên. Sự biến thiên của từ thông xuyên qua cuộn phát xung sẽ tạo ra sức điện động e ( hình 2. 46 b).

Trong đó:
- k : hệ số phụ thuộc chất liệu từ của lõi thép và khe hở giữa lõi thép và cánh phát xung.
- : số vòng dây cuốn trên lõi thép từ.
- n : tốc độ quay của rotor.
- : độ biến thiên của từ thông trong lõi thép từ.
Khi cánh phát xung của rotor đối diện với lõi thép, độ biến thiên của từ trường bằng 0 và sức điện động trong cuộn phát xung nhanh chóng giảm về 0 ( hình 2.46 C).
Khi cánh phát xung đi xa lõi thép ( hình 2.46 D), từ thông qua lõi thép giảm dần và sức điện động xuất hiện trong cuộn phát xung có chiều ngược lại (xung âm).
Ở chế độ khởi động, sức điện động phát ra rất nhỏ, chỉ vào khoảng 0,5 (V). Ở tốc độ cao lên khoảng vài chục V.

Hình 2.46 : Vị trí tương đối của rotor và cuộn dây nhận tín hiệu.

Hình 2.47 : Nguyên lý làm việc của cảm biến từ điện loại nam châm đứng yên.
Hình 2.47 mô tả quá trình biến thiên của từ thông lõi thép và xung điện áp ở hai đầu ra của cuộn phát xung. Xung này có dạng nhọn.
Loại nam châm quay.
Đối với loại này, nam châm được gắn trên rotor, còn cuộn phát xung được quấn quanh một lõi thép và cố định trên vỏ bộ chia điện. Khi nam châm quay, từ thông xuyên qua cuộn phát xung biến thiên tạo nên một sức điện động trong cuộn phát xung. Do từ thông qua cuộn phát xung đổi dấu nên sức điện động sinh ra trong cuộn phát xung lớn. Ở chế độ cầm chừng, tín hiệu điện áp ra khoảng 2(V) . Xung điện áp có dạng trên hình 2.48.

Hình 2.48: Cảm biến từ điện loại nam châm quay cho loại động cơ 8 xylanh.
1 . Rotor nam châm ; 2. Lõi thép từ ; 3.Cuộn phát xung.

Các kiểu cảm biến từ điện:
Cảm biến từ điện chia làm 3 kiểu: kiểu đặt trong bộ chia điện, kiểu đặt ở đầu trục cam và kiểu tách rời
Kiểu lắp trong bộ chia điện

Hình 2.49: Kiểu đặt trong bộ chia điện
Đối với kiểu này cảm biến vị trí trục khủy (G) và tốc độ động cơ (NE) đều được đặt trong bộ chia điện. Số lượng cánh phát xung của rotor và số lượng cuộn phát xung khác nhau tùy loại động cơ. Sau đây là kết cấu và hoạt động của bộ cảm biến G và NE tiêu biểu của dòng TOYOTA.
Tín hiệu G
Tín hiệu G báo cho ECU biết góc trục quay trục khuỷu, để xác định thời điểm đánh lửa so với điểm chết trên (TDC) của mỗi xylanh.
Các bộ phận để tạo tín hiệu này bao gồm:
- Rotor tín hiệu G có 4 cánh phát xung, được gắn vào trục của bộ chia điện và quay 1 vòng khi trục khuỷu quay 2 vòng.
- Cuộn phát xung G, được lắp vào bên trong vỏ của bộ chia điện.

Rotor có 4 cánh phát xung và kích hoạt cuộn phát xung 4 lần trong mỗi vòng quay trục bộ chia điện, tạo ra tín hiệu dạng sóng như hình vẽ. Từ tín hiệu này, ECU nhận biết được piston nào gần điểm chết trên (TDC).
Tín hiệu NE
Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để nhận biết tốc độ động cơ. Tín hiệu NE được sinh ra trong cuộn phát xung nhờ cánh phát xung giống như khi tạo ra tín hiệu G. Chỉ có sự khác biệt duy nhất là rotor cảm biến NE có 24 cánh phát xung. Nó kích hoạt cuộn phát xung 24 lần trong một vòng quay của trục bộ chia điện (tương ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu động cơ), tạo ra tín hiệu dạng sóng như hình vẽ. Từ các tín hiệu này, ECU động cơ nhận biết tốc độ đông cơ cũng như từng thay đổi 30¬¬¬¬0 một của góc quay trục khuỷu.

Các kiểu xung của cảm biến G và NE

Kiểu lắp ở đầu trục cam
Kết cấu và hoạt động của kiểu lắp ở đầu trục cam giống như kiểu lắp trong bộ chia điện.

Hình 2.52 : Kiểu lắp ở trục cam.

Kiểu lắp trên trục cam và trục khuỷu
So với các loại khác, cảm biến G và NE loại tách rời khác về vị trí lắp đặt của cảm biến, như trong hình vẽ. Tuy nhiên, chức năng cơ bản là giống nhau. Chuyển động quay của cánh phát xung G trên trục cam và cánh phát xung NE trên trục khuỷu làm thay đổi khe hở không khí giữa các cánh phát xung và cuộn phát xung. Sự thay đổi khe hở không khí tạo ra sự biến thiên của từ trường trong cuộn phát xung làm xuất hiện các xung G và NE theo nguyên lý cảm ứng từ điện đã nêu trên.

Hình 2.53: Cảm biến G và NE loại tách rời
Cảm biến vị trí trục cam (G)

Hình 2.54:Cảm biến vị trí trục cam (G) và xung tín hiệu
Trên trục cam đối diện với cuộn phát xung của cảm biến vị trí trục cam có các cánh phát xung. Số cánh phát xung là 1 hoặc 3 hoặc một số khác tùy theo kiểu động cơ ( trong hình vẽ có 3 cánh phát xung).
Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE)

Hình 2.55: Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE) và xung tín hiệu
Trên trục khuỷu đối diện với cuộn phát xung của cảm biến vị trí trục khuỷu có một rotor với 34 cánh phát xung chia đều trên chu vi và một khu vực có hai cánh khuyết. Khu vực có 2 cánh khuyết này có thể được sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu nhưng nó không thể xác định xem đó là điểm chết trên (TDC) của chu kỳ nén hoặc của kỳ xả. ECU động cơ kết hợp tín hiệu NE và tín hiệu G để xác định đầy đủ và chính xác góc của trục khuỷu. Ngoài loại này, một số bộ cảm biến có rotor với 12, 24 cánh phát xung.. , nhưng độ chính xác của việc phát hiện góc của trục khuỷu sẽ thay đổi theo số cánh phát xung. Ví dụ: loại có 12 cánh phát xung có độ chính xác về phát hiện góc trục khuỷu là 300.
b. Cảm biến quang điện
Nguyên lý chung
Cảm biến quang bao gồm hai loại, khác nhau chủ yếu ở phần tử cảm quang :
- Loại sử dụng một cặp LED - photo transistor.
- Loại sử dụng một cặp LED – photo diode.
Phần tử phát quang (LED – lighting emission diode)và phần tử cảm quang (photo transistor hoặc photo diode ) được đặt trong một cụm bao kín (có thể là bộ chia điện hoặc cảm biến trục cam). Đĩa cảm biến được gắn vào trục và có số rãnh tùy theo loại động cơ.
Điểm đặc biệt của hai loại phần 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 dòng ánh sáng.

Hình 2.56 : Nguyên lý làm việc của cảm biến quang
Khi đĩa cảm biến quay, dòng ánh sáng ra từ LED sẽ bị ngắt quãng làm phần tử cảm quang dẫn - ngắt liên tục, tạo ra các xung vuông.
Hình dạng và vị trí của các lỗ trên đĩa cảm biến sẽ quyết định biên dạng xung, tùy hệ thống đánh lửa mà người ta thiết kế đĩa có các kiểu xẻ rãnh khác nhau:

Hình 2.57: Hình dạng đĩa cảm biến và xung tín hiệu
a : đĩa cảm biến và hai xung đơn NE và G
b : đĩa cảm biến và xung kép NE và TDC
Các kiểu cảm biến quang
Kiểu lắp trong bộ chia điện

Hình 2.58: Cảm biến quang lắp trong bộ chia điện

Kiểu lắp ở đầu trục cam

Hình 2.59: Cảm biến quang lắp ở đầu trục khuỷu
c. Cảm biến Hall
Hiệu ứng Hall
Một tấm bán dẫn loại n có khích thước như hình vẽ được đặt trong từ trường đều B sao cho vector cường độ từ trường vuông góc với bề mặt của tấm bán dẫn ( hình 2.59 ) . Khi cho dòng điện Iv đi qua tấm bán dẫn có chiều từ trái qua phải , các hạt điện tử dịch chuyển với tốc độ trong tấm bán dẫn sẽ bị tác dụng bởi lực Lawrence là tích có hướng của hai vector và có chiều hướng từ dưới lên trên.
=q .
Vector vuông góc với vector ta có thể viết:
FL = q.B.v
Trong đó: q là điện tích của hạt.
Như vậy, dưới tác dụng của lực Lawrence, các hạt điện tử sẽ bị dịch lên phía trên của tấm bán dẫn khiến giữa hai bề mặt A1 và A2 xuất hiện hai lớp điện tích trái dấu. Sự xuất hiện hai lớp điện tích trái dấu này tạo ra một điện trường E giữa hai bề mặt A1và A2, ngăn cản quá trình dịch chuyển của các hạt điện tử, do chúng bị tác dụng bởi lực Coulomb Fc.
Fc= q.E
Khi đạt trạng thái cân bằng, giữa hai bề mặt A1 và A2 của tấm bán dẫn sẽ xuất hiện một hiệu điện thế ổn định UH
Khi cân bằng ta có:
FL = FC
 q. E = q.B.v
 E = B.v
 = B.v
 UH = B.v.a (2.1)
Từ định nghĩa cường độ dòng điện ta có :
Iv = j.S
Iv = q..v.a.d
 v = (2.2)
Trong đó:
- j : vectơ mật độ dòng điện.
-  : mật độ của hạt điện tử.
- d : bề dầy của tấm bán dẫn.
- a : chiều cao của tấm bán dẫn.
Thế (2.2) vào (2.1) ta được:

Điện áp UH chỉ vào khoảng vài trăm mV. Nếu dòng điện Iv được giữ không đổi thì khi thay đổi từ trường B, điện thế UH sẽ thay đổi. Sự thay đổi từ trường làm thay đổi điện áp UH tạo ra các xung điện áp được ứng dụng trong cảm biến Hall. Hiện tượng vừa trình bày trên được gọi là hiệu ứng Hall (tên của người đã khám phá ra hiện tượng này).
Dựa vào hiệu ứng Hall người ta chế tạo ra cảm biến Hall với các kiểu lắp trong bộ chia điện hoặc lắp ở đầu trục cam, trục khủy và trên đầu bánh đà. Ngoài ra còn được dùng để chế tạo cảm biến chân ga, cảm biến bướm ga, cảm biến tốc độ ô tô .v.v.
Để tạo ra cảm biến Hall người ta phải chế tạo IC Hall đó là một mạch IC tổ hợp gồm mạch ổn áp 5(V), mạch khếch đại tín hiệu Hall và mạch biến đổi xung đầu ra.
Hình 2.61: Cấu tạo của cảm biến Hall

Để chế tạo 1 cảm biến Hall lắp trong bộ chia điện thì IC Hall được gắn vào một khung dẫn từ và một nam châm vĩnh cửu cũng được gắn vào khung dẫn từ đối diện với IC Hall cách nhau một khe hở đủ để cánh chắn từ (cánh phát xung) quay.
Khảo sát hoạt động của cảm biến Hall

Hình 2.62: Hoạt động của cảm biến Hall
Ta xét hai vị trí làm việc của cánh chắn từ
- Khi cánh chắn từ không nằm trong khe hở giữa IC Hall và nam châm, từ trường sẽ xuyên qua khe hở tác động lên IC Hall là xuất hiện điện áp Hall UH điều khiển Transistor, làm Transistor dẫn. Kết quả là trên đường dây tín hiệu Vout điện áp sẽ giảm xuống 0(V).
- Khi cánh chắn từ nằm giữa khe hở giữa IC Hall và nam châm từ trường bị cánh chắn xung khép kín, không tác động lên IC Hall làm Transistor ngắt, tín hiệu điện áp ở ngõ ra Vout là 5(V).
Xung của cảm biến Hall gửi về ECU có dạng xung vuông (hình 2.63).

Hình 2.63: Dạng xung của cảm biến Hall
Các kiểu cảm biến Hall
Kiểu lắp trong bộ chia điện

Kiểu lắp trên trục cam, trục khuỷu

Hình 2.65: Cảm biến Hall lắp trên trục khuỷu

2.3.1.2 Cảm biến khí nạp

Cảm biến khí nạp được sử dụng để phát hiện khối lượng hoặc thể tích không khí nạp.
Tín hiệu khối lượng hoặc thể tích không khí nạp được ECU sử dụng để tính toán lượng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Cảm biến lưu lượng khí nạp chủ yếu được chia thành 2 loại : đo lưu lượng với thể tích dòng khí (cánh trượt, Karman..) và đo lưu lượng bằng khối lượng dòng khí (dây nhiệt).
a. Cảm biến kiểu cánh trượt

Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt được sử dụng trên hệ thống L- Jetronic để nhận biết thể tích gió nạp đi vào xylanh động cơ. Nó là một trong những cảm biến quan trọng nhất. Tín hiệu thể tích gió được sử dụng để tính toán lượng xăng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản. Hoạt động của nó dựa vào nguyên lý dùng điện áp kế có điện trở thay đổi kiểu trượt.

Cấu tạo, nguyên lý hoạt dộng

Bộ đo gió kiểu trượt bao gồm cánh đo gió được giữ bằng 1 lò xo hoàn lực, cánh giảm chấn, buồng giảm chấn, cảm biến không khí nạp, vít chỉnh cầm chừng, mạch rẽ phụ, điện áp kế kiểu trượt được gắn đồng trục với cánh đo gió và một công tắc bơm xăng.
Lượng gió vào động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào vị trí cánh bướm ga và tốc độ động cơ. Khi gió nạp đi qua bộ đo gió từ lọc gió nó sẽ mở dần cánh đo. Khi lực tác động lên cánh đo cân bằng với lực lò xo thì cánh đo sẽ đứng yên. Cánh đo và điện áp kế được thiết kế đồng trục nhằm mục đích chuyển góc mở cánh đo gió thành tín hiệu điện áp nhờ điện áp kế.
Có hai loại cảm biến đo gió kiểu cánh trượt chỉ khác nhau về bản chất mạch điện.
Loại 1

Hình 2.69: Cảm biến đo gió loại điện áp tăng
Điện áp VS tăng khi lượng khí nạp tăng, chủ yếu dùng cho loại L-Jetronic đời cũ. Loại này được cung cấp điện áp ắc quy 12 (V) tại đầu VB. VC có điện áp không đổi nhưng nhỏ hơn điện áp ở đầu VS tăng theo góc mở của cánh đo.
ECU so sánh điện áp ắc quy (VB) với độ chênh điện áp giữa VC và VS để xác định lượng gió nạp theo công thức:

Trong đó: G là lượng gió nạp.
Nếu cực VC bị đoản mạch lúc đó G tăng ECU điều khiển lượng phun cực đại , bất chấp sự thay đổi tín hiệu VS. Điều này có nghĩa là : khi động cơ ở cầm chừng, nhiên liệu phun được phun quá nhiều và động cơ sẽ bị ngộp xăng dẫn tới ngưng hoạt động.
Nếu cực VS bị đoản mạch VC sẽ luôn cực đại làm cho G giảm lúc này ECU sẽ điều khiển lượng phun nhiện liệu giảm đi mặc dù có sự thay đổi tín hiệu VS.
Loại 2
Điện áp VS giảm khi lượng khí nạp tăng. Loại này ECU sẽ cung cấp điện áp 5(V) đến cực VC. Điện áp ra VS thay đổi và giảm theo góc mở của cánh đo.

Hình 2.70: Cảm biến đo gió loại điện áp giảm
b. Cảm biến đo gió loại xoáy lốc Karman
Các cảm biến loại này dựa trên hiện tượng vật lý sau:
Khi cho dòng khí đi qua một vật thể cố định khó chảy vòng thì phía sau nó sẽ xuất hiện sự xoáy lốc thay đổi tuần hoàn được gọi là sự xoáy lốc Karman . Đối với 1 ống dài vô tận có đường kính d, quan hệ giữa tần số xoáy lốc f và tốc độ dòng chảy V được xác định bởi số Struhall:

Trong hiệu ứng Karman nêu trên, số Struhall không đổi trong dải rộng của các số Reinnolds, nên vận tốc dòng chảy hay lưu lượng khí đi qua tỷ lệ thuận với dòng xoáy f và có thể xác định V bằng cách đo f.

Lý thuyết về sự xoáy lốc khi dòng khí đi ngang qua vật cản đã được đưa ra bởi Struhall từ năm 1878. Nhưng mãi đến năm 1934, dụng cụ đo đầu tiên dựa trên lý thuyết này mới được chế tạo.Ngày nay có rất nhiều sáng chế trong lĩnh vực này được ứng dụng để đo lượng khí nạp trong hệ thống điều khiển phun xăng.

Karman kiểu quang
Là loại cảm biến đo lưu lượng gió kiểu quang đo trực tiếp thể tích khí nạp. So với kiểu trượt, nó có ưu điểm là nhỏ gọn và nhẹ hơn. Ngoài ra, cấu trúc đường ống đơn giản sẽ giảm lực cản trên đường ống nạp.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
Cảm biến Karman quang có cấu tạo như trên hình 2.71 , bao gồm một trụ đứng đóng vai trò của bộ tạo dòng xoáy, ở giữa dòng khí nạp. Khi dòng khí đi qua, sự xoáy lốc sẽ được hình thành phía sau bộ tạo xoáy còn gọi là các dòng xoáy Karman.

Các dòng xoáy Karman đi theo rãnh hướng làm rung một gương mỏng được phủ nhôm làm thay đổi hướng phản chiếu từ đèn Led đến Photo-transistor. Như vậy, tần số đóng mở của transistor này sẽ thay đổi theo lưu lượng khí nạp, tần số f được xác định bởi công thức sau:

Trong đó:
- V : vận tốc dòng khí
- D : đường kính ống
- S : số struhall ( S=0,2 đối với cảm biến này)
Căn cứ vào tần số f, ECU xác định thể tích tương ứng của không khí đi vào các xylanh, từ đó tính ra lương xăng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Khi lượng gió vào ít tấm gương rung ít và photo-transistor sẽ đóng mở tần số f thấp. Ngược lại, khi lượng gió vào nhiều, gương rung nhanh và tần số f cao.

Hình 2.72 :Cấu tạo và dạng xung loại Karman

Mạch điện:

Hình 2.73 : Mạch điện đo gió kiểu Karman quang

Karman kiểu siêu âm
Bộ đo gió kiểu Karman kiểu siêu âm được sử dụng chủ yếu trên se của các hãng: Misubishi, Huyndai… có cấu trúc tạo xoáy tương tự loại quang nhưng việc đo tần số xoáy lốc được thực hiện thông qua sóng siêu âm. Nó bao gồm các bộ phận sau:
- Lỗ định hướng : phân bố dòng khí đi vào.
- Cục tạo xoáy : tạo dòng xoáy lốc Karman.
- Bộ khếch đại : tạo ra sóng siêu âm.
- Bộ phát sóng : phát các sóng siêu âm.
- Bộ nhận sóng : nhận các sóng siêu âm.
- Bộ điều chỉnh xung: chuyển đổi các sóng siêu âm đã nhận được thành các xung điện dạng số.

Hình 2.74: cấu tạo cảm biến đo gió Karman kiểu siêu âm
Phương pháp đo gió
Khi dòng khí đi qua cục tạo xoáy dạng cột với mặt cắt hình tam giác, nó sẽ tạo ra hai dòng xoáy ngược chiều nhau: một dòng theo chiều kim đồng hồ và dòng kia ngược chiều kim đồng hồ (dòng xoáy Karman). Tần số xuất hiện dòng xoáy tỉ lệ thuận với lưu lượng khí nạp tức phụ thuộc vào độ mở của cánh bớm ga.

Hình 2.75: Cánh tạo xoáy lốc.
Khi không có dòng khí đi qua thì cục tạo xoáy không thể phát ra dòng xoáy Karman, vì thế sóng siêu âm được lan từ bộ phận phát sóng (loa) đến bộ phận nhận sóng (mirco) trong một thời gian cố định T được dùng làm thời gian chuẩn để so .

Hình 2.76 : bộ phát sóng và dạng xung
Sóng siêu âm khi gặp dòng xoáy theo chiều kim đồng hồ đi qua sẽ truyền đến bộ phận nhận nhanh hơn tức thời gian để sóng siêu âm đi qua đường kính d của ống nạp T1 ngắn hơn thời gian tiêu chuẩn T.

Trong trường hợp sóng siêu âm gặp dòng xoáy ngược chiều kim đồng hồ, thời gian để bộ nhận sóng nhận được tín hiệu từ bộ phát là T2 lớn hơn thời gian chuẩn T .
Như vậy, khi không khí đi vào xylanh, do các dòng xoáy thuận và ngịch chiều kim đồng hồ liên tục đi qua giữa bộ phát và bộ nhận nên thời gian đo sẽ được thay đổi. Cứ mỗi lần thời gian sóng truyền thay đổi từ T2 đến T, bộ chuyển đổi phát ra một xung vuông.
Khi gió vào nhiều sự thay đổi về thời gian sẽ nhiều hơn và bộ điều chỉnh phát xung sẽ phát ra xung vuông với tần số lớn hơn. Ngược lại, khi gió vào ít, ECU nhận được cá xung vuông có mật độ thưa hơn. Như vậy thể tích gió đi vào đường ống nạp tỷ lên thuận với tần số phát xung của bộ điều chỉnh.

Hình 2.77 : Xung ra của bộ đo gió Karman siêu âm thay đổi theo lưu lượng khí nạp
Mạch điện:

Hình 2.78 : Mạch điện cảm biến đo gió Karman siêu âm

c. Cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt

Hình 2.79: cảm biến đo gió loại dây nhiệt

Nguyên lý của bộ cảm biến loại dây nhiệt dựa trên sự phụ thuộc của năng lượng nhiệt W thoát ra từ một linh kiện được nung nóng bằng điện ( phần tử nhiệt) như : dây nhiệt, màng nhiệt, điện trở nhiệt được đặt trong dòng khí nạp vào khối lượng gió G đi qua và được tính theo công thức sau:

Trong đó:
- K : là hằng số tỷ lệ.
- : chênh lệch nhiệt độ giữa phần tử nhiệt và dòng khí
- n : hệ số phụ thuộc vào đặc tính trao đổi nhiệt giữa phần tử nhiệt và môi trường.
Sơ đồ cảm biến đo gió dây nhiệt loại nhiệt độ không đổi được trình bày trên (hình 2.79.)

Điện trở RH (được nung nóng) và điện trở bù nhiệt RK (là bằng Palatin) được mắc vào hai nhánh của cầu Wheatstone. Cả hai điện trở này điều được đặt trên đường ống nạp. Khi nối các ngõ vào của khuếch đại thuật toán 1 ( OP-AMP) với đường chéo của cầu , OP- AMP1 sẽ giữ cho cầu luôn được cân bằng (có nghĩa là VA-VB =0) bằng cách điều khiển transistor T1 và T2, làm thay đổi cường độ dòng điện chảy qua cầu.
Như vậy, khi có sự thay đổi lượng không khí đi qua, giá trị điện trở đo RH thay đổi làm cho cầu mất cân bằng, OP-AMP1 điều chỉnh dòng qua cầu giữ cho giá trị RH không đổi và cầu sẽ cân bằng với bất cứ tốc độ vào của dòng không khí. Tín hiệu điện áp ra của mạch đo được lấy từ R2 có hệ số nhiệt điện trở rất nhỏ, do đó tỷ lệ thuận với dòng điện đi qua nó. Tính hiệu này sau khi đi qua cầu phân thế gồm R3 và R4 được đưa đến OP- AMP2 giữ chức năng chuyển phát. Điện trở R4 dùng để điều chỉnh điện áp ở ngõ ra.
Việc xác lập khoảng chênh lệch nhiệt độ t giữa phần tử nhiệt RH và nhiệt độ dòng khí được điều chỉnh bởi RB. Nếu t càng lớn thì độ nhạy của cảm biến càng tăng.

Hình 2.81 : Sự phụ thuộc của điện áp ngõ ra vào khối lượng khí nạp ở các mức chênh lệch nhiệt độ khác nhau
Khi nhiệt độ không khí nạp thay đổi sẽ dẫn tới sự thay đổi t. Vì vậy, vấn đề cân bằng nhiệt được thực hiện bởi RK mắc ở một nhánh khác của cầu Wheatstone. Thông thường trong các mạch tỷ lệ RH : RK= 1: 10.
Trong quá trình làm việc, mạch điện tử luôn giữ cho sự chênh lệch nhiệt độ giữa dây nhiệt và dòng không khí vào khoảng 1500C. Để làm sạch điện trở nhiệt (bị bẩn ..) trong một số ECU dùng cho động cơ có phân khối lớn, với số xylanh Z 6 còn có mạch nung dây nhiệt trong vòng 1s, đưa nhiệt độ từ 1500C lên 10000C sau khi tắt công tắc máy, trong trường hợp động cơ đã chạy trên 1500 vòng/ phút, tốc độ xe trên 20Km/h và nhiệt độ nước dưới 150oC (Nissan). Theo số liệu của một số hãng, độ ẩm của không khí gần như không ảnh hưởng đến độ chính xác của cảm biến. Trên cảm biến hãng Hitachi, cảm biến đo gió loại dây nhiệt thường được đặt trên mạch gió rẽ, song song với đường gió chính nhờ vậy mà hoạt động của cảm biến ít phụ thuộc vào sự rung động của dòng khí.
Khi thiết kế cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt, đặt trên đường ống nạp của động cơ cần lưu ý những đặc điểm sau :
-Cảm biến bị tác động bởi dòng khí trong đường ống nạp,bất kỳ từ hướng nào nên tăng sự sai số khi có sự xung động của dòng khí.
-Trên các chế độ chuyển tiếp của động cơ ( tăng tốc, giảm tốc..), do cảm biến có độ nhạy cao nên có thể xảy ra trường hợp không ăn khớp giữa tín hiệu báo về ECU và lượng không khí thực tế đi vào buồng đốt. Điều đó sẽ xảy ra nếu không tính đến vị trí lắp đặt của cảm biến và các quá trình khí động học trên đường ống nạp, sẽ làm trễ dòng khí khi tăng tốc độ đột ngột.
-Cảm biến đo gió kiểu nhiệt đo trực tiếp khối lượng không khí nên ECU không cần mạch hiệu chỉnh hòa khí theo áp suất khí trời trong trường hợp xe chạy ở cùng núi cao.
-Vít chỉnh CO trên cảm biến không nằm trên đường gió chính mà là biến trở gắn trên mạch điện tử.
-Trên một số xe, cảm biến đo gió kiểu nhiệt được kết hợp với kiểu xoáy Karman. Khi dòng không khí đi qua vật tạo xoáy, sự xoáy lốc của không khí sẽ ảnh hưởng đến nhiệt độ dây nhiệt theo tần số xoáy lốc. Tần số này tỷ lệ thuận với lượng không khí và được đưa về ECU xử lý để tính lượng xăng tương ứng và góc đánh lửa sớm cơ bản .
d. Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp
Khác với L-Jectronic , hệ thống phun xăng loại D-Jectronic lượng khí nạp đi vào xylanh được xác định gián tiếp thông qua cảm biến đo áp suất tuyệt đối đường ống nạp. Khi tải thay đổi, áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp sẽ thay đổi và MAP sensor sẽ chuyển thành tín hiệu điện áp báo về ECU để tính ra lượng không khí đi vào xylanh. Sau đó, dựa vào giá trị này, ECU sẽ điều khiển thời gian mở kim phun và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
Loại cảm biến này dựa trện nguyên lý cầu Wheatstone. Mạch cầu Wheatstone được sử dụng trong thiết bị nhằm tạo ra một điện áp phù hợp với sự thay đổi điện trở.Cảm biến bao gồm 1 tấm silicon nhỏ hay gọi là màng ngăn dày hơn ở hai mép ngoài ( khoảng 0,25 mm) và mỏng ở giữa (khoảng 0,025 mm). Hai mép được làm kín
cùng với mặt trong của tấm silicon tạo thành buồng chân không trong cảm biến. Nặt ngoài tấm silicon tiếp xúc với áp suất đường ống nạp. Hai mặt của tấm silicon được phủ thạch anh để tạo thành điện trở áp điện .
Khi áp suất đường ống nạp thay đổi, gia trị của điện trở áp điện sẽ thay đổi. Các điện trở áp điện được nối thành cầu Wheatstone . Khi màng ngăn không bị biến dạng ( tương ứng với trường hợp động cơ chưa hoạt động hoặc tải lớn) tất cả bốn điện trở áp điện đều có giá trị bằng nhau và lúc đó không có sự chênh lệch điện áp giữa hai đầu cầu. Khi áp suất đường ống nạp giảm, màng silicon bị biến dạng dẫn đến giá trị điện trở áp điện cũng bị thay đổi và làm mất cân bằng cầu Wheatstone. Kết quả là giữa hai đầu cầu sẽ có sự chênh lệch điện áp và tín hiệu này được khếch đại để điều khiển mở Transistor ở ngõ ra của cảm biến có cực C treo. Độ mở của transistor phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp dẫn tới sự thay đổi điện áp báo về ECU.

Mạch điện:

Hình 2.84 :Mạch điện và đường đặc tuyến của CB áp suất đường ống nạp
Hiện nay trên các ô tô, tồn tại 2 loại cảm biến đo áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp khác nhau về tín hiệu đầu ra: điện áp ( TOYOTA, HONDA, DAEWOO,GM, CHRYSLER…) và tần số (FORD). Ở loại MAP điện áp , giá trị điện áp thấp nhất (lúc cánh bướm ga đóng hoàn toàn ) và giá trị cao nhất (lúc toàn tải ) cũng phụ thuộc vào loại xe, gây khó khăn cho việc lắp lẫn.
2.3.1.3 Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bớm ga được lắp ở trên trục cánh bướm ga . Cảm biến này đóng vai trò chuyển vị trí góc mở cánh bớm ga thành tín hiệu điện áp đến ECU.
Tín hiệu cầm chừng (IDL) dùng để điều khiển phun nhiên liệu khi động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng cũng như hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa.
Tín hiệu toàn tải (PSW) dùng để tăng lượng xăng phun ở chế độ toàn tải để tăng công suất động cơ. Trên một số xe, cảm biến vị trí bướm ga còn giúp ECU điều khiển hộp số tự động.
Có nhiều loại cảm biến vị trí bớm ga , tùy theo yêu cầu và thiết kế trong các đời xe thường có các loại sau:
a. Cảm biến vị trí bướm ga loại công tắc

Cấu tạo
- Một cần xoay đồng trục với cánh bướm ga.
- Cam dẫn hướng xoay theo cần.
- Tiếp điểm di động di chuyển dọc theo rãnh của cam dẫn hướng
- Tiếp điểm cầm chừng.
- Tiếp điểm toàn tải.
Hình 2.85 : Cảm biến vị trí bớm ga loại công tắc
Hoạt động
- Ở chế độ cầm chừng : khi cánh bớm ga đóng ( góc mở <50) thì tiếp điểm di động sẽ tiếp xúc với tiếp điểm cầm chừng và gửi tín hiệu điện áp thông báo cho ECU biết động cơ đang hoạt động ở mức cầm chừng. Tín hiệu này dùng để cắt nhiên liệu khi động cơ giảm tốc đột ngột
- Ở chế độ tải lớn: Khi cánh bướm ga mở 500-700 ( tùy từng loại động cơ) so với vị trí đóng hoàn toàn, tiếp điểm di động tiếp xúc với tiếp điểm toàn tải và gửi tín hiệu điện áp để báo cáo cho ECU biết tình trạng tải lớn của động cơ.
Mạch điện :
Loại âm chờ
Điện áp 5 V đi qua một biến trở trong ECU đưa đến cực IDLvà cực PSW. Ở chế độ cầm chừng điện áp từ cực IDL qua công tắc tiếp xúc IDL về mass. Ở vị trí toàn tải điện áp từ cực PSW qua công tắc PSW về mass.

Loại dương chờ

Hình 2.87: Mạch điện cảm biến cị trí bướm ga loại dương chờ

b. Cảm biến vị trí bướm ga loại biến trở
Loại này cấu tạo gồm hai con trượt, ở mỗi đầu con trượt được thiết kế những tiếp điểm cho tín hiệu cầm chừng và tín hiệu góc mở bướm ga, có cấu tạo như hình 2.88.

Mạch điện
Một điện áp không đổi 5 V từ ECU cung cấp đến cực VC. Khi cánh bướm ga mở, con trượt trượt dọc theo điện trở và tạo ra điện áp tăng dần của cực VTA tương ứng với góc mở của bướm ga. Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, tiếp điểm cầm chừng nối cực IDL với cực E2. Trên đa số các xe, trừ Toyota cảm biến bướm ga loại biến trở chỉ có 3 dây VC, VTA và E2 mà không có dây IDL.

Một số loại cảm biến vị trí cánh bướm ga có thêm các giắc phụ

Cảm biến vị trí bướm ga có thêm vị trí tay số.
Trên xe có trang bị hộp số tự động, khi sang số cảm biến vị trí cánh bướm ga đồng thời bật sang vị trí L1, L2, L3 tương ứng với các vị trí tay số. Tín hiệu này được gửi về ECU để điều chỉnh lượng xăng phun phù hợp với chế độ tải.

Cảm biến có công tắc ACC1 và ACC2.
Đối với loại cảm biến có công tắc ACC1 và ACC2 . Khi động cơ tăng tốc ở các chế độ khác nhau, tín hiệu từ hai vị trí công tắc này được gửi về ECU điều chỉnh lượng xăng phun đáp ứng được quá trình tăng tốc của động cơ.

Cảm biến bướm ga có thêm công tắc cháy nghèo.

2.3.1.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Dùng để xác định nhiệt độ động cơ, có cấu tạo là một điện trở nhiệt hay là diode
Nguyên lý
Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhiện thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Nó được làm cật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm . Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm và ngược lại. Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có khác nhau. Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được gửi đến ECU trên nền tẳng cầu phân áp .

Hình 2.90: Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Trên sơ đồ hình 2.90 ta có : điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) tới cảm biến rồi chở về ECU về mass. Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự - số. Khi nhiệt độ động cơ thấp giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giả mã nhờ bộ vi sử lý để thống báo cho ECU biết động cơ đang lạnh. Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm khéo theo điện áp giảm, báo cho ECU biết là động cơ đang nóng.

Cấu tạo:

Hình 2.91: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
1. Đầu giắc ; 2 . Vỏ ; 3. Điện trở
Thường là trụ rỗng có ren ngoài bên trong có gắn một điện trở dạng bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm.

Ở động cơ làm mát bằng nước, cảm biến được gắn ở thân máy, gần gơm nước làm mát. Trong một số trường hơp cảm biến được lắp trên mắp máy.
2.3.1.5 Cảm biến tiếng gõ (KNK)
Cảm biến kích nổ thường được chế tạo bằng vật liệu áp điện. Nó được gắn trên thấn xylanh hoặc nắp máy để cảm nhận xung kích nổ phát sinh trong động cơ và gửi tín hiệu này đến ECU làm trễ thời điểm đánh lửa nhằm ngăn chặn hiện tượng kích nổ.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 2.94 : Cấu tạo cảm biến kích nổ.
1 . Đáy cảm biến; 2 . Tinh thể thạch anh
3 . Khối quán tính; 5. Nắp ; 6. Dây đan; 7. Đầu cảm biến

Hình 2.94: Đồ thị biểu diễn tần số kích nổ.
Thành phần áp điện trong cảm biến kích nổ được chế tạo bằng tinh thể thạch anh là những vật liệu khi có áp lực sẽ sinh ra điện áp. Phần tử áp điện được thiết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần số rung của động cơ có hiện tượng kích nổ để xảy ra hiện tượng cộng hưởng ( f=7 KHz).
Như vậy, khi có kích nổ, tinh thể thạch anh sẽ chịu áp lực lớn nhất và sinh ra một điện áp. Tín hiệu điện áp này có giá trị nhỏ hơn 2,4 V. Nhờ tín hiệu này, ECU nhận biết hiện tượng kích nổ và điều chỉnh góc đánh lửa sớm cho tới khi không còn kích nổ. ECU sau đó có thể chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại.
Mạch điện:

Hình 2. 95: Mạch điện cảm biến kích nổ.
2.3.2 BỘ XỬ LÝ ECU
2.3.2.1 Cấu tạo
a. Bộ nhớ
Bộ nhớ trong ECU chia làm 4 loại.
ROM

read only memory).
Dùng lưu trữ thông tin thường trực. Bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được. Thông tin của nó đã được cài đặt sẵn . ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý và được lắp cố định trong mạch.
RAM ( random access memory)
Bộ nhớ truy suất ngẫu nhiên dùng để lưu trữ thông tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý. RAM có thể đọc và ghi các số liệu theo địa chỉ bất kỳ. RAM có hai loại:
- Loại RAM xóa được : bộ nhớ sẽ mất khi mất dòng điện cung cấp
- Loại RAM không xóa được : vẫn duy trì bộ nhớ khi tháo nguồn cung cấp. RAM lưu trữ thông tin về hoạt động của các cảm biến dùng cho hệ thống tự chẩn đoán.
PROM ( programmable read only memory)
Cấu trúc cơ bản giống như ROM nhưng cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ở nơi sử dụng chứ không phải nởi sản xuất như ROM. PROM cho phép sửa đổi chương trình điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau .

RAM ( keep alive memory)
RAM dùng để lưu trữ những thông tin mới (những hoạt động tạm thời) cung cấp đến bộ vi xử lý. RAM vẫn duy trì bộ nhớ khi động cơ ngừng hoạt động hoặc tắt công tắc máy. Nhưng nếu tháo nguồn cung cấp từ ắc quy tới ECU thì bộ nhớ RAM sẽ bị mất.
b. Bộ vi xử lý (microprocessor)
Bộ vi xử lý có chức năng tính toán và ra quyết định. Nó là bộ não của ECU.

Hình 2.96: Sơ đồ khối các hệ thống trong máy tính với microprocessor
c. Đường truyền – BUS
Chuyển các lệnh và số liệu trong máy tính theo 2 chiều:
ECU với những thành phần nêu trên có thể tồn tại dưới dạng một IC hoặc trên nhiều IC. Ngoài ra người ta thường phân loại máy tính theo độ dài từ các RAM (tính theo bit).
Ở những thế hệ đầu tiên, máy tính điều khiển động cơ dùng loại 4, 8 hoặc 16 bit phổ biến nhất là loại 4 và 8 bit. Máy tính 4 bit chứa rất nhiều lệnh vì nó thực hiện các lệnh logic tốt hơn. Tuy nhiên máy tính 8 bit làm việc tốt hơn với các phép đại số và chính xác hơn 16 lần so với loại 4 bit. Vì vậy, hiện nay để điều khiển các hệ thống khác nhau trên ô tô với tốc độ thực hiện nhanh và chính xác cao, người sử dụng máy 8 bit, 16 bit hoặc 32 bit.
2.3.2.2 Cấu trúc ECU
Ngày nay trên ô tô hiện đại có thể trang bị nhiều ECU điều khiển các hệ thống khác nhau. Cấu trúc của ECU được trình bày trên hình 2.74.
Bộ phận chủ yếu của nó là bộ vi xử lý (microprocessor) hay còn gọi là CPU ( controlprocessing unit), CPU lựa chọn các lệnh và sử lý từ bộ nhớ ROM và RAM chứa các chương trình và dữ liệu và ngõ vào ra (I/O) điều khiển nhanh số liệu từ các cảm biến và chuyển tín hiệu đã xử đến cơ cấu thực hiện. Sơ đồ cấu trúc CPU trên hình 2.75. Nó bao gồm cơ cấu đại số logic để tính toán dữ liệu, các bộ ghi nhận lưu trữ tạm thời dữ liệu và bộ điều khiển các chức năng khác nhau. Ở các CPU thế hệ mới, người ta thường chế tạo CPU, ROM, RAM trong một IC hay còn gọi là vi điều khiển.

Hình 2.98 :Cấu trúc CPU
Bộ điều khiển ECU hoạt động dựa trên cơ sở tín hiệu số nhị phân với điện áp cao biểu hiện cho số 1, điện áp thấp biểu hiện cho số 0.
Mỗi một số dạng 0 hoặc 1 gọi là bit. Mỗi dãy 8 bit sẽ tương đương 1 byte hoặc 1 từ. Byte này được dùng để biểu hiện cho một lệnh hoặc 1 mẫu thông tin.

2.3.2.3 Mạch giao tiếp ngõ vào, ra
a. Bộ điều khiển A/D (analog to digital converter)

Hình 2.99: Bộ chuyển đổi A/D
Dùng để chuyển các tín hiệu tương tự từ đầu vào với sự thay đổi điện áp trên các cảm biến nhiệt độ, bộ đo gió, cảm biến bướm ga thành các tín hiệu số để bộ vi xử lý hiểu được.
b. Bộ đếm (counter)
Dùng để đếm xung, ví dụ như từ cảm biến vị trí piston rồi gửi lượng đếm về bộ vi sử lý.

Hình 2.100: Bộ đếm
c. Bộ nhớ trung gian (buffer)
Dùng để chuyển tín hiệu xoay chiều thành tín hiệ sóng vuông dạng số, nó không giữ lượng đếm như trong bộ đếm. Bộ phận chính là một transistor sẽ đóng mở theo cực tính của tín hiệu xoay chiều.

Hình 2.101 : Bộ nhớ trung gian
d. Bộ khuếch đại (amplifier)
Một số cảm biến có tín hiệu rất nhỏ nên trong ECU thường có các bộ khuếch đại.

Hình 2.102: Bộ khuếch đại
e. Bộ ổn áp (voltage regulator)
Thông thường trong ECU có bộ ổn áp: 12V và 5V

Hình 2.103 :Bộ ổn áp
f. Giao tiếp ngõ ra
Tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý sẽ đưa đến các transistor công suất điều khiển relay, solenoid, motor… Các transistor này có thể được bố trí bên trong hoặc bên ngoài ECU.

Hình 2.104: Giao tiếp ngõ ra

2.3.3 CƠ CẤU CHẤP HÀNH
2.3.3.1 Bôbin
a. Cấu tạo và hoạt động chung của bôbin
Cấu tạo
Bôbin tạo ra điện áp đủ để phóng tia lửa điện qua khe hở giữa hai điện cực của bugi.
Cuộn sơ cấp và thứ cấp cuốn quanh lõi thép. Số vòng của cuộn thứ cấp lớn hơn cuộn sơ cấp khoảng 100 lần . một đầu của cuộn sơ cấp được nối với IC đánh lửa, còn một đầu của cuộn thứ cấp được nối với bougine . Đầu còn lại của các cuộn được nối với ắc quy.
Hình 2.105: Cấu tạo của bôbin
Hoạt động của bôbin
Khi xung IGT được gửi tới IC đánh lửa, dòng sơ cấp trong bôbin đi từ :ắc quy → cuộn sơ cấp → IC → mát. Kết quả là đường sức từ trường được tạo ra chung quanh cuộn dây và lõi thép.

Khi xung IGT mất, IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dòng điện chạy vào cuộn sơ cấp. Kết quả là từ thông của cuộn sơ cấp bắt đầu giảm. Vì vậy , tạo ra một sức điện động theo chiều ngược lại chống lại sự giảm của từ thông, thông qua hiện tượng tự cảm của cuộn sơ cấp và cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp.
Hiệu ứng tự cảm tạo ra 1 hiệu điện thế khoảng 500 V trong cuộn sơ cấp và hiêu ứng cảm ứng tương hỗ kèm theo của cuộn thứ cấp tạo ra một sức điện động khoảng 30KV. Sức điện động này làm xuất hiện tia lửa ở bugi. Dòng sơ cấp càng lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng nhanh thì hiệu điện thế thứ cấp càng lớn.

b. Một số kiểu bôbin tiêu biểu
Bôbin nằm ngoài bộ chia điện
Hình 2.107: Bôbin nằm ngoài bộ chia điện

Bôbin nằm trong bộ chia điện
Hình 2.108: Bôbin nằm trong bộ chia điện của hãng TOYOTA.
Bôbin ngồi trên bugi

Hình 2.109: Mỗi bôbin một bugi
Bôbin kép

Hình 2.110: Bôbin kép

2.3.3.2 Bugi
Bugi đóng vai trò rất quan trọng trong hoạt động của động cơ xăng. Đó là nơi xuất hiện tia lửa ban đầu để đốt cháy hòa khí, vì vậy, nó ảnh hưởng trục tiếp đến công suất của động cơ, lượng tiêu hao nhiên liệu cũng như độ ô nhiễm của khí thải. Do điện cực bugi trong buồng đốt nên điều kiện làm việc của nó rất khắc nghiệt : nhiệt độ ở kỳ cháy có thể lên đến 25000 C và áp suất đạt 50Kg/cm2 . Ngoài ra bugi còn chịu sự thay đổi đột ngột về áp suất lẫn nhiệt độ, các dao động cơ khí , sự ăn mòn hóa học và điện thế cao áp. Chính vì vậy, các hư hỏng trên động cơ xăng thường liên quan đến bugi.
a. Một số kiểu bugi điển hình
A Bugi có điện trở
Bugi có thể sinh ra nhiễu điện từ, nhiễu này có thể làm cho các thiết bị điện tử trục trặc. Loại bugi này có một điện trở gốm để ngăn chặn hiện tượng này.
B Bugi có đầu điện cực Platin
Loại bugi này sử dụng platin cho các điện cực giữa và điện cực nối mát. Nó có độ bền và khả năng đánh lửa tuyệt hảo.
C Bugi có đầu điện cực lirdium
Loại bugi này sử dụng hợp kim lirdium chó cá điện cực giữa và điện cực nối mát, nó có độ bền và khả năng đánh lửa tốt

A Bugi có nhiều điện cực
B Loại bugi có rãnh
C Bugi có điện cực lồi
1 . Điện trở
2 . Đầu platin của điện cực giữa.
3 . Đầu platin của điện cực nối mát.
4 . Đầu lridium của điện cực giữa.

Các điện cực tròn khó phóng điện, trong khi đó các điện cực vuông hoặc nhọn lại dễ phóng điện. Quá trình sử dụng lâu dài, các điện cực bị làm tròn đầu dần và trở lên 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. Chúng được gọi là các bugi có cực platin hoặc iridium.
b. Bugi nóng và bugi lạnh
Nhiệt độ tối ưu ở điện cực trung tâm của bugi khi tia lửa bắt đầu xuất hiện khoảng 400÷5000C, khi ở nhiệt độ này, các chất bám vào điện cực bugi như muội than sẽ tự bốc cháy (nhiệt độ tự làm sạch). Nếu nhiệt độ quá thấp (nhỏ hơn 3500C) muội than sẽ tích tụ trên bugi làm chập điện cực, dễ gây mất lửa khi khởi động cơ vào buổi sáng hoặc khi dư xăng. Nhiệt độ quá cao (lớn hơn 8000C) sẽ dẫn đến cháy sớm (chưa đánh lửa mà hòa khí đã bốc cháy) làm hư piston. Điều đó giải thích tại sao ở một số xe đời cũ, khi ta tắt công tắc máy (tức bugi không còn đánh lửa) mà động cơ vẫn nổ.
Để giữ được nhiệt độ tối ưu ở điện cực trung tâm của bugi, người ta thiết kế chiều dài phần sứ cách điện ở điện cực này khác nhau dựa vào điều kiện làm việc của động cơ, vì vậy bugi được chia làm hai loại: nóng và lạnh.
Nếu động cơ làm việc thường xuyên ở chế độ tải lớn hoặc tốc độ cao dẫn tới nhiệt độ buồng đốt cao, nên dùng bugi lạnh, với phần sứ ngắn để tản nhiệt nhanh. Ngược lại, nếu thường chạy xe ở tốc độ thấp và chở ít người, ta dùng bugi lạnh với phần sứ dài hơn. Trong trường hợp chọn sai bugi (bugi sẽ mau hư) ví dụ, dùng bugi nóng thay vào một động cơ đang dùng bugi lạnh, sẽ thấy máy yếu đi do cháy sớm, nhất là khi chạy ở tốc độ cao. Trong trường hợp ngược lại, bugi sẽ bám đầy muội than khi xe thường xuyên chạy ở tốc độ thấp, dễ gây mất lửa.
Nhiệt lượng do một bugi bức xạ ra thay đổi tùy theo hình dáng và vật liệu của bugi. Nhiệt lượng bức xạ đó được gọi là vùng nhiệt. Kiểu bugi phát xạ ra nhiều nhiệt được gọi là kiểu lạnh, bởi vì nó không bị nóng lên nhiều. Kiểu bugi phát xạ ít nhiệt được gọi là kiểu nóng vì nó giữ lại nhiệt. Ta có thể phân biệt giữa bugi nóng và bugi lạnh qua chỉ số nhiệt của bugi. Chỉ số (được ghi trên bugi) càng thấp thì bugi càng nóng và ngược lại. Vùng nhiệt thích hợp của bugi thay đổi tùy theo kiểu xe. Việc lắp một bugi có vùng nhiệt khác đi sẽ gây nhiễu cho nhiệt độ tự bén lửa. Để ngăn ngừa hiện tượng này, cần sử dụng kiểu bugi đã quy định để thay thế. Sử dụng bugi lạnh khi động cơ chạy với tốc độ và trọng tải thấp sẽ làm giảm nhiệt độ của điện cực và làm cho động cơ chạy không tốt. Sử dụng bugi nóng khi động cơ chạy với tốc độ và tải trọng cao sẽ làm cho nhiệt độ của điện cực tăng cao, làm chảy điện cực.

c. Cách đọc thông số trên bugi
Dưới đây là cách đọc ký hiệu ghi trên bugi NKG (của Nhật) là loại phổ biến nhất ở nước ta.
B P R 6 E S - 11

Chữ đầu tiên cho ta biết đường kính ren và lục giác.
Chữ Đường kính ren Lục giác
A 18 mm 25,4 mm
B 14 mm 20,8 mm
C 10 mm 16 mm
D 12 mm 18 mm

Chữ thứ hai chỉ đặc điểm cấu tạo chủ yếu liên quan đến hình dáng của điện cực trung tâm.
Chữ thứ ba có thể có hoặc không, nếu có chữ R thì bên trong bugi có đặt điện trở chống nhiễu.
Chữ thứ tư rất quan trọng vì cho ta biết chỉ số nhiệt của bugi. Đối với bugi NGK, chỉ số này thay đổi từ 2 (nóng nhất) đến 12 (lạnh nhất) . Xe đua thường sử dụng bugi có chỉ số nhiệt từ 9 trở lên.
Chữ thứ năm là ký hiệu của phần chiều dài phần ren.
Ký hiệu Chiều dài phần ren

Không có chữ 12 mm đối với đường kính ren 18 mm
9,5 mm đối với đường kính ren 14 mm
L 11,2 mm
H 12,7 mm
E 19 mm

F ( loại ren côn) A-F: 10,9 mm
B-F: 11,2 mm
BM-F: 7,8 mm
BE-F: 17,5 mm
Chữ thứ sáu chỉ đặc điểm chế tạo: S- loại thường; A hoặc C- loại đặc biệt; G, GP hoặc GV- dùng cho xe đua có điện cực làm bằng kim loại hiếm, P- có điện cực Platin.
Chữ số thứ bảy khí hiệu khe hở bugi:
Số Khe hở
9 0,9 mm
11 1,1 mm
13 1,3 mm
15 1,5 mm

d. Siết bugi
Thông thường, nếu chọn đúng loại, mặt ren đầu của bugi khi siết xong phải trung với mặt bích nắp máy. Nếu chiều dài phần ren quá ngắn hoặc quá dài muội than sẽ bám vào góc tạo ra giữa bugi và nắp máy (xem hình, mũi tên chỉ vào chỗ muội than bám). Nếu chiều dài phần ren lớn quá, đỉnh piston có thể chạm vào điện cực bugi.

e. Trị số lực siết
Trước khi siết bằng dụng cụ nên vặn bằng tay cho đến khi thấy cứng. Một số xe có bugi đặt sâu, ta phải dùng đầu nối để đặt bugi vào. Nếu thả rơi sẽ làm chập đầu điện cực. Trị số lực cũng là điểm đáng chú ý. Nếu siết quá lỏng, bugi sẽ bị nóng (dẫn đến cháy sớm) do nhiệt thoát ít. Siết quá chặt sẽ làm hỏng ren của bugi lẫn nắp máy. Vì vậy, cần tuân theo bảng chị số siết lực dưới đây.
Loại bugi Đường kính ren Nắp máy gang Nắp máy nhôm

Loại thường
( có vòng đệm) 18 mm 35 45 Nm
35 40Nm

14 mm 25 35 Nm
25 30Nm

12mm 15 25 Nm
15 20Nm

10 mm 10 15 Nm
10 12Nm

8 mm 8 10 Nm
8 10 Nm

Loại côn (không có vòng đệm) 18 mm 20 30 Nm
20 30Nm

14 mm 15 25 Nm
10 20Nm

PHẦN III: THIẾT KẾ CÁC MODULE HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH VÀ XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC HÀNH
3
3.1 YÊU CẦU
- Được xây dựng bằng các cụm kết cấu thực của ô tô để phục vụ cho kiểm tra thực hành đấu nối các hệ thống đánh lửa lập trình.
- Xây dựng theo nhóm đặc trưng.
- Một module thực hành có thể xây dựng nhiều bài thực hành.
- Các module này có thể ghép nối với các module thực hành của hệ thống khác (hệ thống phun xăng, module các cảm biến) để tạo thành một hệ thống tổng hợp.
Qua các yêu cầu trên, qua kết cấu của hệ thống đánh lửa lập trình của các hãng và các cụm thiết bị có sẵn chúng em đã tiến hành xây dụng các module thực hành như sau.
3.2 CÁC MODULE THỰC HÀNH

Hình 3.1: Mô hình hệ thống đánh lửa lập trình đa năng

3.2.1 MODULE SỐ 1

Chú thích:

3.2.2 MODULE SỐ 2

Chú thích:

3.2.3 MODULE SỐ 3
Chú thích:

3.2.4 MODULE SỐ 4

Chú thích:

3.2.5 MODULE SỐ 5

Chú thích:

3.2.6 MODULE SỐ 6

Chú thích:

3.3 XÂY DỰNG BÀI THỰC HÀNH
3.3.1 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 1
3.3.1.1 Bài 1: Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module
a. Kiểm tra bôbin
Thiết bị và dụng cụ: - Bôbin kiểm tra.
- 1 bóng Transistor hay còn gọi là bóng công suất.
- 1 điện trở 2,2KΩ.
- 1 ắc quy.
- Dây cao áp.
- Bugi.
Giắc các thiết bị:

Sơ đồ kiểm tra

Hình 3.2: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin
Hướng dẫn
- Đấu theo sơ đồ hình 3.2
- Đấu điện trở 2,2 KΩ vào ắc quy rồi kích vào chân B của bóng Tr:
Nếu thấy xuất hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không thấy tia lửa điện xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
b. Kiểm tra IC đánh lửa 1 (loại liền dây)
Thiết bị và dụng cụ: - 1 bôbin tốt.
- IC đánh lửa kiểm tra.
- 1 điện trở 470Ω
-1 ắc quy, bugi.
- Dây cao áp.
- Khóa điện.
Giắc các thiết bị:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.3 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra IC đánh lửa loại liền dây

Hướng dẫn
- Đấu dây như hình 3.3.
- Đấu điện trở 470Ω vào dương ắc quy sau đó kích vào chân IGT của IC đánh lửa:
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: IC tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa trên bugi → kết luận: IC hỏng.
c. Kiểm tra IC đánh lửa 2 (loại giắc 5 chân)
Thực hiện tương tự như kiểm tra IC loại liền dây chỉ khác số chân của IC đánh lửa loại này được bố trí như sau:

d. Kiểm tra cảm biến từ điện nằm trong bộ chia điện tổ hợp kiểu 1
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến cần kiểm tra
+ 1 đèn LED xanh và 1 LED màu đỏ.
Giắc của bộ chia điện kiểu 1:

Sơ đồ đấu dây:

Hình 3.4 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu như sơ đồ.
- Dùng tay quay mạnh, đột ngột trục bộ chia điện.
Nếu thấy đèn LED sáng tắt liên tục → kết luận: cảm biến tốt.
Nếu thấy đèn LED không sáng → kết luận: cảm biến hỏng.
3.3.1.2 Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra
a. Bài 2.1 : Đấu hệ thống đánh lửa động cơ 7A-FE

Chân giắc ECU và giắc bộ chia điện

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 7A-FE

Hình 3.5: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ 7A-FE

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.6: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa động cơ 7A-FE
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.6.
- Trước khi bật khóa điện cần kiểm tra kỹ các đầu dây đã đấu đúng hay chưa đặc biệt là chân BATT, +B, +B1.
- Sau khi bật khóa điện, dùng tay quay trục bộ chia điện, khi đó phải thấy tia lửa ở bugi nếu trường hợp không thấy tia lửa xuất hiện thì tắt ngay khóa điện và kiểm tra lại các đầu nối.

b. Bài 2.2:Đấu hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin và IC đánh lửa kiểu 1, kiểu 2

Chân giắc ECU, IC, bôbin

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 3S-FE

Hình 3.7: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ 3S-FE
Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.8: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa
Hướng dẫn
- Trong bài này ta thực hiện đấu nối lần lượt với hai loại bôbin và IC kiểu 1 và kiểu 2.
- Thực hiện đấu dây như sơ đồ hình 3.8.
- Trước khi bật khóa điện cần kiểm tra kỹ các đầu dây đã đấu đúng hay chưa đặc biệt là chân BATT, +B, +B1.
- Sau khi bật khóa điện, dùng tay quay trục bộ chia điện, khi đó phải thấy tia lửa ở bugi nếu trường hợp không thấy tia lửa xuất hiện thì tắt ngay khóa điện và kiểm tra lại các đầu nối.

3.3.2 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 2
3.3.2.1 Bài 1 :Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module
a. Kiểm tra bôbin.
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin cần kiểm tra.
+ 1 transistor hay còn gọi là bóng công suất.
+ 1 điện trở 2,2KΩ.
+ Bugi và dây cao áp.
+ Ắc quy, khóa điện.
Chân giắc của bôbin và bóng công suất:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.9: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin

Hướng dẫn
- Đấu theo sơ đồ hình 3.9.
- Đấu điện trở 2,2 KΩ vào ắc quy rồi kích vào chân B của bóng Tr:
Nếu thấy xuất hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không thấy tia lửa điện xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
b. Kiểm tra bôbin và IC đánh lửa
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin và IC cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 470 Ω.
+ 1 bugi, 1 dây cao áp.
+ 1 ắc quy, 1 khóa điện.
Chân giắc của bôbin và IC :

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.10: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin và IC

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.10.
- Đấu 1 đầu điện trở 470Ω vào (+) ắc quy, đầu kia kích vào chân B của IC đánh lửa.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin và IC tốt.
Nếu không thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin hoặc IC hỏng.

3.3.2.2 Bài 2 : Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra
a. Bài 2.1: Đấu hệ thống đánh lửa xe Espero của DAEWOO

Chân giắc ECU, bôbin và bộ chia điện

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.11: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa xe Espero

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như sơ đồ (chỉ đấu cụm đánh lửa).
- Đấu song kiểm tra 1 lần nữa sau đó bật khóa điện. Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy tia lửa cao áp ở bugi → kết luận : việc đấu tốt.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện → kết luận: đấu sai, cần kiểm tra lại.

b. Bài 2.2 : Đấu hệ thống đánh lửa hãng HONDA

Chân giắc ECU, bộ chia điện tổ hợp

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.12:Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa HONDA CIVIC
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như sơ đồ (chỉ đấu cụm đánh lửa)
- Đấu song kiểm tra 1 lần nữa sau đó bật khóa điện. Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy tia lửa cao áp ở bugi → kết luận: việc đấu tốt.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện → kết luận: đấu sai, cần kiểm tra lại.
3.3.3 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 3
3.3.3.1 Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module
a. Kiểm tra bôbin
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin cần kiểm tra.
+ 1 bóng Tr hay còn gọi là bóng công suất.
+ 1 điện trở 2,2 KΩ.
+ 1 ắc quy.
+ Bugi và dây cao áp.
Chân giắc các thiết bị:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.13: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin

Hướng dẫn
- Đấu theo sơ đồ hình 3.13.
- Đấu điện trở 2,2 KΩ vào ắc quy rồi kích vào chân B của bóng Tr.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không thấy tia lửa điện xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
b. Kiểm tra cảm biến Hall
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến Hall cần kiểm tra.
+ 1 đèn LED màu xanh và 1 đèn màu đỏ.
+ 1 tấm tôn mỏng, và 1 điện trở 1KΩ.
+ 1 ắc quy.
Chân giắc cảm biến Hall
Sơ đồ đấu dây

Hình 3.14 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến Hall
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu như hình vẽ.
- Dùng tấm tôn mỏng đưa vào, ra khe hở giữa IC Hall và nam châm.
Khi ta đưa tấm tôn vào khe hở giữa IC Hall và nam châm thì đèn LED không sáng. Còn khi không để tấm tôn vào giữa khe hở IC Hall và nam châm thì đèn LED sáng. → kết luận: cảm biến Hall vẫn tốt.
Còn nếu khi đưa tấm tôn vào giữa khe hở giữa IC Hall và nam châm mà đèn LED vẫn sáng thì → kết luận: cảm biến Hall hỏng.
c. Kiểm tra cảm biến quang điện
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến quang điện cần kiểm tra.
+ 1 đèn LED màu đỏ và 1 đèn LED màu xanh.
+ 2 điện trở 1KΩ, và 1 tờ giấy.
+ 1 ắc quy.
Chân giắc cảm biến quang điện:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.15 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến quang điện

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình vẽ.
- ¬Ta dùng tờ giấy đưa vào giữa khe hở, quan sát thấy đèn LED tắt, và khi đưa tờ giấy ra khỏi khe hở thì thấy đèn LED lại sáng → kết luận cảm biến quang điện tốt.
d. Kiểm tra Tr, bôbin trong bộ chia điện của Nissan
Thiết bị và dụng cụ: + Bộ chia điện tổ hợp của Nissan.
+ 1 điện trở 2,2 KΩ.
+ Bugi và dây cao áp.
+ Ắc quy.
Chân giắc của bộ chia điện tổ hợp:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.16 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra Tr và bôbin trong bộ chia điện của Nissan
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình vẽ.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2KΩ với (+) ắc quy, đầu còn lại ta kích vào cực IGT của bộ chia điện.
Nếu xuất hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: Tr và bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: Tr hoặc bôbin hỏng.
3.3.3.2 Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra
a. Bài 2.1: Đấu hệ thống đánh lửa của Ford Laser 1.8

Chân giắc ECU, cảm biến và bôbin

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ Laser KJ-1.8

Hình 3.17: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe Ford Laser 1.8

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa xe Ford Laser 1.8

Hình 3. 18 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa của Ford Laser 1.8
Hướng dẫn.
- Thực hiện đấu dậy như hình vẽ.
- Kiểm tra lại 1 lần rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy tia lửa xuất hiện ở đầu ra của bôbin → kết luận: đấu hoàn tất.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện thực hiện kiểm tra xem đấu sai ở đâu.

b. Bài 2.2: Đấu hệ thống đánh lửa của xe Nissan Maxima (1989-1993)

Chân giắc ECU, bóng công suất, bôbin và bộ chia điện

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe Nissan Maxima (1989-1993)

Hình 3.19:Sơ đồ mạch điều khiển động cơ xe Nissan Maxima (1989-1993)
Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.20 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa của xe Nissan Maxima ( 1989-1993)
Hướng dẫn
-Thực hiện đấu dây như hình vẽ.
-Khi đấu xong kiểm tra lại 1 lần nữa sau đó bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy xuật hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: việc đấu đã hoàn thành.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện ở bugi, tắt khóa điện rồi kiểm tra xem đấu sai ở đâu.

c. Bài 2.3: Đấu hệ thống đánh lửa của Nissan sử dụng bộ chia điện tổ hợp

Chân giắc ECU, bộ chia điện

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.21 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa của Nissan sử dụng bộ chia điện tổ hợp

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình vẽ.
- Sauk hi đấu xong, kiểm tra lại 1 lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy tia lửa xuất hiện ở bugi và đúng thứ tự nổ → kết luận: việc đấu dây đã hoàn thành.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện hoặc không dung thứ tự nổ thì tắt khóa điện rồi kiểm tra lại xem đấu sai ở đâu .

3.3.4 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 4
3.3.4.1 Bài 1 : Kiểm tra các cụm thiết bị trên Module
a. Kiểm tra bôbin kép kèm IC đánh lửa
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin kèm IC cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 470 Ω.
+ 1 ắc quy.
+ Dây cao áp.
+ Bugi.
Giắc của bôbin kèm IC đánh lửa:
Sơ đồ đấu dây

Hình 3.22: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin kép kèm IC đánh lửa

Hướng dẫn
- Lần lượt kiểm tra từng bôbin một
- Thực hiện đấu dây như hình 3.22.
- Đấu 1 đầu của điện trở 470Ω vào (+) ắc quy đầu còn lại quẹt vào chân IGT.
Nếu xuất hiện tia lửa ở cả 2 bugi → kết luận: cụm bôbin, IC tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa hoặc chỉ 1ở bugi có tia lửa → kết luận: cụm bôbin, IC hỏng.
b. Kiểm tra bôbin kép không kèm IC đánh lửa
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin kép không kèm IC đánh lửa.
+ 1 bóng công suất 5 chân.
+ Ắc quy.
+ Dây cao áp.
+ Bugi.
Giắc của bóng công suất 5 chân:
Sơ đồ đấu dây

Hình 3.23: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin kép không kèm IC đánh lửa

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.23.
- Đấu 1 đầu của điện trở 470Ω vào (+) ắc quy dầu còn lại ta kích vào lần lượt vào cực IGT1 và IGT2.
Nếu tia lửa xuất hiện ở cả 2 bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu tia lửa không xuất hiện hoặc chỉ có ở 1 bugi → kết luận: bôbin hỏng.
c. Kiểm tra cảm biến quang
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến cần kiểm tra.
+ 1 đè LED màu xanh và 1 đèn LED màu đỏ.
+ 1 điện trở 1KΩ.
+ ẮC quy.

Giắc của cảm biến:
Sơ đồ đấu dây

Hình 3.24: Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến quang điện
Hướng dẫn
- Đấu dây như hình 3.24.
- Xoay trục cảm biến và quan sát:
Nếu thấy cả hai đèn LED sáng tắt liên lục → kết luận cảm biến tốt.
Nếu thấy đèn LED không sáng tắt liên tục → kết luận cảm biến hỏng.
3.3.4.2 Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa với ECU và kiểm tra hệ thống
a. Bài 2.1 :Đấu hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin kép liền IC

Chân giắc ECU , cảm biến và chân giắc bôbin kèm IC

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.25: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI bôbin kép kèm IC

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.25.
- Sau khi đấu song, kiểm tra kỹ lại 1 lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục cảm biến quang:
Nếu xuất hiện tia lửa điện ở các bugi → kết luận: hệ thống làm việc tốt.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện cần tắt ngay khóa điện, kiểm tra lại các mối nối và cách đấu dây đúng hay chưa.

b. Bài 2.2 : Đấu hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin kép và bóng công suất

Chân giắc ECU, cảm biến và bóng công suất

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe HYUNDAI ELANTRA 1992

Hình 3.26: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ xe Hyundai Elantra 1992

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.27:Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lử BSI bôbin kép không liền IC hoặc bóng

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.27.
- Sau khi đấu song, kiểm tra kỹ lại 1 lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục cảm biến quang:
Nếu xuất hiện tia lửa điện ở các bugi → kết luận: hệ thống làm việc tốt.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện cần tắt ngay khóa điện, kiểm tra lại các mối nối và cách đấu dây đúng hay chưa.

3.3.5 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 5
3.3.5.1 Kiểm tra cụm thiết bị trên Module
a. Kiểm tra bôbin
Thiết bị và dụng cụ: + Cụm bôbin cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 2,2kΩ.
+ 1 ắc quy.
+ 1 bóng công suất.
+ 1 khóa điện.
Giắc của bôbin một bugi đánh lửa:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.28: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin
Hướng dẫn
- Lần lượt kiểm tra từng bôbin một.
- Thực hiện đấu dây như hình 3.28.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2kΩ vào (+) ắc quy đầu còn lại quẹt vào chân B của bóng công suất:
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa → kết luận: bôbin bị hỏng.
b. Kiểm tra bôbin liền IC đánh lửa
Thiết bị và dụng cụ: + Cụm bôbin cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 470Ω.
+ Ắc quy.
+ Bugi.
+ Khóa điện.
Chân giắc của bôbin:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.29: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền IC đánh lửa
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.29.
- Bật khóa điện.
- Đấu 1 đầu của điện trở 470Ω vào (+) ắc quy dầu còn lại ta kích vào cực IGT1.
Nếu tia lửa xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu tia lửa không xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
- Thực hiện tương tự với các bôbin khác.

d. Kiểm tra bôbin liền bóng.
Thiết bị và dụng cụ.: + Bôbin cần kiểm tra.
+1 điện trở 2,2kΩ.
+Khóa điện.
+ Ắc quy.
+ dây nối.
Giắc của bôbin liền bóng:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.30: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền bóng
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình trên 3.30.
- Sau khi đấu song, kiểm tra lại sau đó bật khóa điện.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2kΩ vào (+) ắc quy dầu còn lại kích vào cực IGT của bôbin. Nếu bugi phát ra tia lửa điện tức là bôbin còn tốt và ngược lại là bôbin bị hỏng.

e. Kiểm tra cảm biến quang điện
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến quang điện cần kiểm tra.
+1 điện trở 1kΩ.
+2 đèn LED.
+ Ắc quy.
Giắc của cảm biến:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.31: Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến quang điện
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình trên 3.31.
- Quay trục của cảm biến.
Nếu thấy đèn LED sang – tắt liên tục → kết luận: cảm biến tốt.
Nếu thấy đền LED không sáng hoặc sáng liên tục → kết luận: cảm biến hỏng.
d. Kiểm tra hộp bóng công suất
Thiết bị và dụng cụ: + hộp bóng công suất cần kiểm tra.
+ 4 Bôbin có bugi đã thử ở trên.
+ Ắc quy.
+ 1 khóa điện.
+ 1 điện trở 2,2KΩ.
Giắc của cảm biến:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.32: Sơ đồ đấu dây kiểm tra hộp bóng công suất

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.33.
- Bật khóa điện.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2kΩ vào (+) ắc quy đầu còn lại ta kích lần lượt vào cực vào cực IGT1, IGT2, IGT3, IGT4. Nếu tất cả các bugi mà đánh lửa điều đó kết luận hộp bóng công suất tốt.
- Nếu bất kỳ bugi nào không phát tia lửa trong suốt quá trình thử từ đó kết luận hộp bóng công suất hỏng.

3.3.5.2 Bài 2 :Đấu dây hệ thống đánh lửa
a. Bài 2.1 :Đấu hệ thống đánh lửa của động cơ Nissan 200 SX

Chân giắc ECU, hộp bóng công suất, bôbin và cảm biến.

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe Nissan 200 SX

Hình 2.33: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe Nissan 200 SX
Sơ đồ đấu dâyhệ thống đánh lửa

Hình 3.34:Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa Nissan 200SX
Trong đó:
Hướng dẫn
- Đấu mạch điện hệ thống như sơ đồ trên.
- Sau khi đấu xong kiểm tra lại một lần nữa rồi mở khóa điện.
- Thực hiện quay trục cảm biến đánh lửa, quan sát .
Nếu tia lửa xuất hiện ở bugi theo đúng thứ tự nổ → kết luận: việc đấu đã hoàn tất.
Nếu tia lửa không xuất hiện ở bugi hoặc có nhưng không đúng với thứ tự nổ thì tắt ngay khóa điện và kiểm tra lại xem sai ở chỗ nào.
b. Bài 2.2 : Đấu hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền IC

Chân giắc ECU, bôbin liền IC và cảm biến

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.35: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền IC

Hướng dẫn
- Đấu dây như hình 3.30.
- Sau khi đấu xong kiểm tra lại một lần nữa rồi bật khóa điện
- Dùng tay quay trục của cảm biến, quan sát :
Nếu tia lửa xuất hiện ở bugi → kết luận việc đấy dây là đúng.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện ở bugi thì tắt khóa điện và kiểm tra lại xem sai ở đâu.

c. Bài 2.3 :Đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền Tr

Chân giắc ECU, bôbin liền Tr, cảm biến

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.36:Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền Tr
Hướng dẫn
- Đấu dây như hình 3.31.
- Sau khi đấu xong kiểm tra lại một lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục của cảm biến, quan sát :
Nếu tia lửa xuất hiện ở bugi → kết luận việc đấy dây là đúng.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện ở bugi thì tắt khóa điện và kiểm tra lại xem sai ở đâu.

3.3.6 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 6
3.3.6.1 Bài 1 (kiểm tra các cụm thiết bị trên Module)
a. Kiểm tra bôbin liền Tr
Các thiết bị và dụng cụ: + Bôbin liền Tr
+ 1 điện trở 2,2 KΩ
+ Bugi
+ Ắc quy
Chân giắc của bôbin :

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.37 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền Tr

Hướng dẫn
- Thực hiện nối như hình trên.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2KΩ với (+) ắc quy, đầu kia quẹt vào chân I của bôbin.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
b. Kiểm tra bôbin liền IC kiểu 1
Thiết bị và dụng cụ:+ Bôbin cần kiểm tra
+ 1 điện trở 470Ω
+ Bugi
+ Ắc quy
Chân giắc của bobbin liền IC kiểu 1:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.38 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền IC đánh lửa kiểu 1
Hướng dẫn
- Thực hiện kiểm tra lần lượt từng bôbin.
- Thực hiện nối như trên.
- Đấu 1 đầu của điện trở 470 Ω với (+) ắc quy, đầu kia quẹt vào chân IGT của bôbin.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
c. Kiểm tra bôbin liền IC kiểu 2
Thiết bị và dụng cụ:+ Bôbin cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 470Ω.
+ Bugi.
+ Ắc quy.
Chân giắc của bôbin liền IC kiểu 2:
Sơ đồ đâu dây

Hình 3. 39 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền IC kiểu 2
Hướng dẫn
- Thực hiện kiểm tra lần lượt từng bôbin.
- Thực hiện nối như hình trên
- Đấu 1 đầu của điện trở 470 Ω với (+) ắc quy, đầu kia quẹt vào chân IGT của bôbin.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
d. Kiểm tra cảm biến từ điện
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến cần kiểm tra
+ 1 đèn LED
+ 1 đồng hồ vạn năng
Chân giắc của cảm biến:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.40 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến từ điện
Hướng dẫn
- Thực hiện nối như hình trên.
- Dùng tay quay mạnh, đột ngột rotor phát xung, quan xát đèn LED
Nếu thấy đèn LED sáng – tắt liên tục → kết luận cảm biến tốt.
Nếu không thấy đèn LED sáng → kết luận cảm biến hỏng.
Hoặc ta có thể dùng đồng hồ vạn năng đo điện trở của cuộn phát xung sau đó so sánh với giá trị của nhà sản xuất. Nếu điện trở không nằm trong giới hạn quy định → kết luận: cảm biến hỏng.

3.3.6.2 Bài 2 (Đấu hệ thống đánh lửa với ECU và kiểm tra hệ thống)
a. Bài 2.1 :Đấu hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền Tr

Chân giắc ECU, bôbin liền Tr và cảm biến từ điện

Sơ đấu dây

Hình 3.41 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền Tr

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu tương tự như hình trên.
- Sau khi đấu song kiểm tra kỹ lại một lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay rotor phát xung, quan sát .
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: đấu thành công.
Nếu không thấy xuất hiện tia lửa ở bugi thì cần tắt khóa điện và kiểm tra lại các giắc nối đã đúng hay chưa. Sau đó bật khóa điện và thực hiện như trên cho tới khi thấy xuất hiện tia lửa ở bugi.

b. Bài 2.2 : Đấu hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin liền IC kiểu 1

Chân giắc ECU, bôbin liền IC kiểu 1và cảm biến

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 1SZ-FE

Hình 2.42: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 1 SZ-FE
Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3. 43 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liên IC kiểu 1
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu tương tự như hình trên.
- Sau khi đấu song kiểm tra kỹ lại một lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay rotor phát xung, quan sát
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi và đúng thứ tự nổ→ kết luận: đấu thành công.
Nếu không thấy xuất hiện tia lửa ở bugi, hoặc đánh lửa không đúng thứ tự thì cần tắt khóa điện và kiểm tra lại các giắc nối đã đúng hay chưa. Sau đó bật khóa điện và thực hiện như trên cho tới khi tia lửa điện đánh đúng theo thứ tự nổ.

c. Bài 2.3 : Đấu hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền IC kiểu 2

Chân giắc ECU, bôbin liền IC kiểu 2 và cảm biến

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 1SZ-FE

Hình 3.44: Sơ đồ mạch điện điểu khiển động cơ 1SZ-FE
Sơ đồ đấu dây

Hình 2.45: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liên IC kiểu 1

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu tương tự như hình trên.
¬- Sau khi đấu song kiểm tra kỹ lại một lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay rotor phát xung, quan sát
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi và đúng thứ tự nổ→ kết luận: đấu thành công.
Nếu không thấy xuất hiện tia lửa ở bugi, hoặc đánh lửa không đúng thứ tự thì cần tắt khóa điện và kiểm tra lại các giắc nối đã đúng hay chưa. Sau đó bật khóa điện và thực hiện như trên cho tới khi tia lửa điện đánh đúng theo thứ tự nổ.

PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4
4.1 CÁC KẾT QUẢ VÀ Ý NGHĨA
Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn thành theo đúng nội dung và yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp đề ra.
Đồ án tốt nghiệp đã đạt được các kết quả:
- Nghiên cứu, tổng hợp một cách hệ thống, logic về lý thuyết đánh lửa lập trình. Dựa trên cơ sở tìm hiểu thực tế một số hãng xe phổ biến ở Việt Nam như: TOYOTA, FORD, NISSAN, MISUBISHI, DAEWOO, HONDA, chúng em đã đưa ra được các dạng cụ thể của hệ thống đánh lửa lập trình mà các tài liệu được phát hành trên thị trường hiện nay chưa tổng hợp đầy đủ. Do đó, nội dung lý thuyết của đồ án có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên ngành công nghệ ô tô và các đối tượng khác đang làm dịch vụ sửa chữa, bảo hành ô tô.
- Với sự hỗ trợ kinh phí, vật tư và chỉ đạo kỹ thuật của công ty: Cổ phần thiết bị và phát triển công nghệ ACT Chúng em đã thiết kế được các panel đánh lửa lập trình có thể được sử dụng làm mô hình thực hành cho các trường trung học chuyên nghiệp, cao đẳng, đại học có chuyên ngành đào tạo về ô tô. Qua việc thiết kế đó chúng em đã được củng cố những kiến thức mà chúng em đã học mà còn được nâng cao hơn về kiến thức chuyên môn.
- Trên cơ sở panel được thiết kế, kết hợp với tài liệu tham khảo chúng em đã xây dựng được bài thực hành: kiểm tra các cụm chi tiết trên hệ thống đánh lửa và đấu nối tổ hợp hệ thống đánh lửa . Từ đố có thể áp dụng cho sửa chữa tại các doanh nghiệp kinh doanh và làm dịch vụ ô tô và cho việc tham khảo của học sinh, sinh viên ngành công nghệ ô tô.
4.2 HẠN CHẾ, BỔ SUNG – PHÁT TRIỂN
4.2.1 HẠN CHẾ
Mặc dù rất cố gắng trong quá trình làm đồ án nhưng do kinh phí, thời gian và trình độ có hạn nên đồ án chúng em còn tồn tại một số thiếu sót sau:
- Tín hiệu đầu vào của hệ thống đánh lửa chỉ gồm tín hiệu vị trí trục khuỷu G và tốc độ động cơ NE nên chưa thể hiện được sự khác biệt của thời điểm đánh lửa theo các chế độ hoạt dộng của động cơ khi hoạt động bình thường.
- Chưa kết nối được giắc chẩn đoán và đánh pan hệ thống đánh lửa trên các module.
4.2.2 BỔ SUNG – PHÁT TRIỂN
Nếu có thêm thời gian và kinh phí chúng em sẽ tiến hành khắc phục các mặt hạn chế:
- Đưa thêm các tín hiệu đầu vào như: lưu lượng khí nạp, nhiệt độ động cơ.
- Thực hiện đánh pan và kết nối máy chẩn đoán.

dinhhaauto91 · 16/10/17

quyenjeremy đã viết:
MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1
MỤC LỤC……………………………………………….……………………2
PHẦN I: MỞ ĐẦU 6
PHẦN II: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI………….……………….…8
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA……….…..8
1.1LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 9
1.2CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 10
1.2.1 CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 10
1.2.2 YÊU CẦU 10
1.2.3 CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 10
1.2.4 VẤN ĐỀ ĐÁNH LỬA SỚM 13
1.3 LÝ THUYẾT ĐÁNH LỬA 15
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH…….………….22
2.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 23
2.1.1NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH……………….. 23
2.1.2CHỨC NĂNG CỦA ESA 25
2.1.2.1Điều khiển thời điểm đánh lửa 25
2.1.2.2Góc đánh lửa sớm. 27
2.1.2.3Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh 28
2.2CÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH TIÊU BIỂU 32
2.2.1HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH SI 33
2.2.1.1Cấu tạo và nguyên lý làm việc 33
2.2.1.2Một số kiểu tiêu biểu 35
2.2.2HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA BSI MỖI BUGI MỘT BÔBIN 42
2.2.2.1Cấu tạo và nguyên lý hoạt động. 42
2.2.2.2Một số kiểu tiểu biểu 43
2.2.3HỆ THỐNG BSI BÔBIN KÉP 46
2.2.3.1Nguyên lý hoạt động 46
2.2.3.2Một số kiểu tiêu biểu 49
2.3CÁC CẢM BIẾN, ECU VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH 53
2.3.1CÁC CẢM BIẾN 54
2.3.1.1Cảm biến vị trí trục khuỷu (G) và tốc độ động cơ (NE) 54
2.3.1.2Cảm biến khí nạp 68
2.3.1.3Cảm biến vị trí bướm ga 79
2.3.1.4Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 82
2.3.1.5Cảm biến tiếng gõ (KNK) 84
2.3.2BỘ XỬ LÝ ECU 85
2.3.2.1Cấu tạo 85
2.3.2.2Cấu trúc ECU 86
2.3.2.3Mạch giao tiếp ngõ vào, ra 87
2.3.3CƠ CẤU CHẤP HÀNH 90
2.3.3.1Bôbin 90
2.3.3.2Bugi 93
PHẦN III: THIẾT KẾ CÁC MODULE HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH VÀ XÂY DỰNG BÀI THỰC HÀNH
3.1YÊU CẦU 98
3.2CÁC MODULE THỰC HÀNH 98
3.2.1MODULE SỐ 1 99
3.2.2MODULE SỐ 2 100
3.2.3MODULE SỐ 3 101
3.2.4MODULE SỐ 4 102
3.2.5MODULE SỐ 5 103
3.2.6MODULE SỐ 6 104
3.3XÂY DỰNG BÀI THỰC HÀNH 105
3.3.1CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 1 105
3.3.1.1Bài 1: Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module 105
3.3.1.2Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra 108
3.3.2CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 2 114
3.3.2.1Bài 1 :Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module 114
3.3.2.2Bài 2 : Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra 117
3.3.3CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 3 121
3.3.3.1Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module 121
3.3.3.2Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra 125
3.3.4 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 4 133
3.3.4.1Bài 1 : Kiểm tra các cụm thiết bị trên Module 133
3.3.4.2Bài 2 (Đấu hệ thống đánh lửa với ECU và kiểm tra hệ thống) 136
3.3.5 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 5 141
3.3.5.1Kiểm tra cụm thiết bị trên Module 141
3.3.5.2Bài 2 :Đấu dây hệ thống đánh lửa 147
3.3.6 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 6 154
3.3.6.1Bài 1 (kiểm tra các cụm thiết bị trên Module) 154
3.3.6.2Bài 2 (Đấu hệ thống đánh lửa với ECU và kiểm tra hệ thống) 159
PHẦN IV: KẾT LUẬN……………………………………………………168
4.1 CÁC KẾT QUẢ VÀ Ý NGHĨA 167
4.2 HẠN CHẾ, BỔ SUNG – PHÁT TRIỂN 167
4.2.1 HẠN CHẾ 167
4.2.2 BỔ SUNG – PHÁT TRIỂN 168

1.1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG
1.1.1 CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
Biến đổi dòng điện 1 chiều điện áp thấp (12V,24V) thành các xung điện áp cao (12.000V ÷ 45.000V) đủ tạo ra tia lửa điện mạnh (nhiệt độ 10.0000C) vào đúng thời điểm quy định (thời điểm đánh lửa sớm) và theo một thứ tự nhất định (thứ tự nổ).
1.1.2 YÊU CẦU
Một hệ thống đánh lửa làm việc tốt phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động đủ lớn để phóng qua khe hở bugi trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ.
- Tia lửa trên bugi phải đủ năng lượng và thời gian phóng để sự cháy bắt đầu.
- Góc đánh lửa phải đúng trong mọi chế độ hoạt động của động cơ.
- Các phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ cao và độ rung xóc lớn.
- Sự mài mòn điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép.
1.1.3 CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
a. Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U
Hiệu điện thế thứ cấp cực đại là hiệu điện thế cực đại đo được ở hai đầu cuộn dây thứ cấp khi tách dây cao áp ra khỏi bugi. Hiệu điện thế thứ cấp cực đại phải đủ lớn để có khả năng tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực của bugi, đặc biệt là lúc khởi động.
b. Hiêu điện thế đánh lửa U
Hiệu điện thế thứ cấp mà ở đó quá trình đánh lửa xảy ra, được gọi là hiệu điện thế đánh lửa . Hiệu điện thế đánh lửa là một hàm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, tuân theo định luật Pashen.
= (1.1)
Trong đó:
: là áp suất buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
: khe hở bugi.
: nhiệt độ ở điện cực trung tâm của bugi tại thời điểm đánh lửa.
: hằng số phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp hòa khí.
c. Hệ số dự trữ K
Hệ số dự trữ là tỷ số giữa hiệu điện thế cực đại và hiệu điện thế đánh lửa :
= (1.2)
Đối với hệ thống đánh lửa thường, do thấp nên thường nhỏ hơn 1,5. Trên những động cơ xăng hiện đại với hệ thống đánh lửa lập trình, hệ số dự trữ đánh lửa có giá trị khá cao ( ), đáp ứng được việc tăng tỷ số nén, tăng số vòng quay và tăng khe hở bugi.
d. Năng lượng dự trữ W trong cuộn sơ cấp
Năng lượng dự trữ là năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường trong cuộn dây sơ cấp của bôbin. Để đảm bảo tia lửa điện có đủ năng lượng để đốt cháy hoàn toàn hòa khí, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp của bôbin ở một giá trị xác định:
= mJ (1.3)
Trong đó:
- : năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp.
- : độ tự cảm của cuộn sơ cấp của bôbin.
- : cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm transistor công suất ngắt.
e. Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S

= = = V/ (1.4)
Trong đó:
- S : là tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
- : độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
- :thời gian biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S càng lớn thì tia lửa điện xuất hiện ở điện cực bugi càng mạnh nhờ đó dòng không bị rò qua muội than trên điện cực bugi, năng lượng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm.
f. Tần số và chu kỳ đánh lửa
Đối với động cơ xăng 4 kỳ, số tia lửa trong một giây hay còn gọi là tần số đánh lửa được xác định bởi công thức:
(1.5)
Đối với động cơ 2 kỳ:
(1.6)
Trong đó:
- : tần số đánh lửa.
- : số vòng quay trục khuỷu động cơ (min¬¬¬-1).
- Z : số xylanh động cơ.
Chu kỳ đánh lửa : là thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa.
= / =
Trong đó:
- : thời gian vít ngậm hay transistor công suất bão hòa.
- : thời gian vít hở hay transistor công suất ngắt.
Tần số đánh lửa tỷ lệ thuận với vòng quay trục khuỷu động cơ và số xylanh. Khi tăng số vòng quay của động cơ và số xylanh, tần số đánh lửa tăng và do đó chu kỳ đánh lửa T giảm xuống. Vì vậy, khi thiết kế cần chú ý đến 2 thống số là chu kỳ và tần số đánh lửa để đảm bảo ở số vòng quay cao nhất của động cơ tia lửa vẫn mạnh.
g. Năng lượng tia lửa
Thông thường, tia lửa điện bao gồm hai thành phần là thành phần điện dung và thành phần điện cảm. Năng lượng của tia lửa được tính theo công thức:
(1.7)
Năng lượng điện dung
(1.8)
Trong đó :
- : năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện dung.
- :điện dung ký sinh của mạch thứ cấp của bugi.
- : hiệu điện thế đánh lửa.
Năng lượng điện cảm
(1.9)
Trong đó :
- :năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện cảm.
- : độ tự cảm của mạch thứ cấp.
- :cường độ dòng điện mạch thứ cấp.
Tùy loại hệ thống đánh lửa mà năng lượng tia lửa có đủ cả hai thành phần điện cảm (thời gian phóng điện dài) và điện dung (thời gian phóng điện ngắn) hoặc chỉ có một thành phần.
1.1.4 VẤN ĐỀ ĐÁNH LỬA SỚM
a. Quá trình cháy của hòa khí
Quá trình cháy của hòa khí tính từ khi tia lửa xuất hiện ở bugi được chia thành hai giai đoạn : giai đoạn cháy trễ và giai đoạn lan truyền ngọn lửa.
Giai đoạn cháy trễ
Sự bốc cháy của hỗn hợp không khí – nhiên liệu không phải xuất hiện ngay sau khi đánh lửa . Thoạt đầu, một khu vực nhỏ (hạt nhân) ở sát ngay tia lửa bắt đầu cháy, và quá trình bắt cháy này lan ra khu vực xung quanh. Quãng thời gian từ khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu được đánh lửa cho đến khi nó bốc cháy được gọi là giai đoạn cháy trễ (khoảng A đến B trong sơ đồ). Giai đoạn cháy trễ đó gần như không thay đổi và nó không bị ảnh hưởng bởi điều kiện làm việc của động cơ.

Giai đoạn lan truyền ngọn lửa
Sau khi hạt nhân ngọn lửa hình thành, ngọn lửa nhanh chóng lan truyền ra xung quanh. Tốc độ lan truyền này được gọi là tốc độ lan truyền ngọn lửa, và thời kỳ này được gọi là thời kỳ lan truyền ngọn lửa ( B-C-D trong sơ đồ hình 1.2).
Khi có một lượng lớn không khí được nạp vào, hỗn hợp không khí- nhiên liệu trở nên có mật độ cao hơn. Vì thế, khoảng cách giữa các hạt trong hỗn hợp không khí – nhiên liệu giảm xuống, nhờ thế tốc độ lan truyền ngọn lửa tăng lên.
Ngoài ra, luồng hỗn hợp không khí- nhiên liệu xoáy lốc càng mạnh thì tốc độ lan truyền ngọn lửa càng cao. Khi tốc độ lan truyền ngọn lửa cao, cần phải định thời đánh lửa sớm. Do đó cần phải điều khiển thời điểm đánh lửa theo điều kiện làm việc của động cơ.
b. Góc đánh lửa sớm opt
Góc đánh lửa sớm là góc quay của trục khuỷu động cơ tính từ thời điểm xuất hiện tia lửa điện tại bugi cho đến khi piston lên tới điểm chết trên.
Góc đánh lửa sớm ảnh hưởng rất lớn đến công suất, tính kinh tế và độ ô nhiễm của khí thải động cơ. Góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc rất nhiều yếu tố:
(1.10)
Trong đó:
- : áp suất buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
- : nhiệt độ buồng đốt.
- : áp suất trên đường ống nạp.
- : nhiệt độ nước làm mát động cơ.
- : nhiệt độ môi trường.
- : số vòng quay của động cơ.
- : chỉ số ốc tan của động cơ xăng.
Ở các xe đời cũ, góc đánh lửa sớm chỉ được điều khiển theo hai thông số: tốc độ (bộ sớm ly tâm) và tải (bộ sớm chân không) của động cơ. Tuy nhiên, hệ thống đánh lửa ở một số xe( TOYOTA, HONDA…), có trang bị thêm van nhiệt và sử dụng bộ phận đánh lửa sớm theo hai chế độ nhiệt độ. Trên các xe đời mới, góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng điện tử nên góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh theo các thông số nêu trên. Trên hình 1.3 trình bày bản đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ và tải động cơ trên xe đời mới.

Hình 1.3:Bản đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ và tải động cơ trên ô tô đời mới
1.2 LÝ THUYẾT ĐÁNH LỬA
Trong động cơ xăng 4 kỳ, hòa khí sau khi được đưa vào trong xylanh và được hòa trộn đều nhờ sự xoáy lốc của dòng khí, sẽ được piston nén lại. Ở một thời điểm thích hợp cuối kỳ nén, hệ thống đánh lửa sẽ cung cấp một tia lửa điện cao thế đốt cháy hòa khí và sinh công cho động cơ. Để tạo được tia lửa giữa hai điện cực của bugi, quá trình đánh lửa được chia làm 3 giai đoạn: quá trình tăng trưởng của dòng sơ cấp hay còn gọi là quá trình tích lũy năng lượng, quá trình ngắt dòng sơ cấp và quá trình xuất hiện tia lửa ở điện cực bugi.
a. Quá trình tăng dòng sơ cấp.

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa.

Trong sơ đồ hệ thống đánh lửa trên:
- : điện trở của cuộn sơ cấp.
- : độ tự cảm của cuộn sơ cấp và thứ cấp của bôbin.
- : transistor công suất được điều khiển nhờ tín hiệu từ ECU

Hình 1.5: Sơ đồ tương đương của mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa
Khi transistor công suất dẫn, trong mạch sơ cấp sẽ có dòng điện từ (+) ắc quy → . Dòng tăng từ từ do sức điện động tự cảm sinh ra trên cuộn sơ cấp chống lại sự tăng của cường độ dòng điện. Ở giai đoạn này, mạch thứ cấp của hệ thống đánh lửa gần như không ảnh hưởng đến quá trình tăng dòng ở mạch sơ cấp. Hiệu điện thế và cường độ dòng điện xuất hiện ở mạch thứ cấp không đánh kể nên ta có thể coi mạch thứ cấp hở. Vì vậy, ở giai đoạn này ta có sơ đồ tương đương trình bày trên hình 1.5. Trên sơ đồ, giá trị điện trở của ắc quy được bỏ qua, trong đó:
: hiệu điện thế của ắc quy.
:độ sụt áp trên transistor công suất ở trạng thái dẫn bão hòa .
Từ sơ đồ hình 1.5 ta có thể thiết lập được phương trình vi phân sau:
(1.11)
Giải phương trình vi phân (1.11) ta được:

Gọi là hằng số điện từ của mạch.
(1.12)
Lấy đạo hàm (1.12) theo thời gian t, ta được tốc độ tăng trưởng của dòng sơ cấp (hình 1.7). Như vậy, tốc độ tăng dòng sơ cấp phụ thuộc chủ yếu vào độ tự cảm .

Hình 1.6 : Quá trình tăng trưởng dòng sơ cấp
Với bôbin xe đời cũ với độ tự cảm lớn (đường 1), tốc độ tăng dòng sơ cấp chậm hơn so với bôbin xe đời mới với độ tự cảm nhỏ (đường 2). Chính vì vậy, lửa sẽ càng yếu khi tốc độ động cơ càng cao. Trên xe đời mới, hiện tượng này được khắc phục nhờ sử dụng bôbin có nhỏ.
Đồ thị cho thấy độ tự cảm của cuộn sơ cấp càng lớn thì tốc độ tăng trưởng dòng càng giảm.
Gọi t là thời gian transistor công suất dẫn bão hòa thì cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm đánh lửa khi transistor công suất ngắt là:
(1.13)
Trong đó:

: chu kỳ đánh lửa (S).
: số vòng quay trục khuỷu động cơ (min-1).
: số xylanh của động cơ.
: thời gian tích lũy năng lượng tương đối.
Trên các xe đời cũ, thời gian tích lũy năng lượng tương đối , còn các xe đời mới nhờ cơ cấu hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng lượng (góc ngấm điện) nên .
) (1.14)
Từ công thức (1.14), ta thấy phụ thuộc vào tồng trở của mạch sơ cấp (R1), độ tự cảm của cuộn dây sơ cấp( ), số vòng quay trục khuỷu động cơ(nđc), và số xylanh ( ). Nếu không đổi thì khi tăng số vòng quay trục khủyu động cơ (nđc), cường độ dòng điện sẽ giảm.
Tại thời điểm đánh lửa, năng lượng đã được tích lũy trong cuộn sơ cấp dưới dạng từ trường:

(1.15)
Trong đó:
- : năng lượng tích lũy trong cuộn sơ cấp.
-
Hàm (1.5) đạt được giá trị cực đại, tức nhận được năng lượng từ hệ thống cấp điện nhiều nhất khi:
(1.16)
Đối với hệ thống đánh lửa thường và đối với hệ thống đánh lửa bán dẫn không có mạch hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng lượng , điều kiện (1.16) không thể thực hiện được vì là giá trị thay đổi phụ thuộc và tốc độ của động cơ (nđc). Sau khi đạt được giá trị , dòng điện qua cuộn sơ cấp sẽ gây tiêu phí năng lượng vô ích, tỏa nhiệt trên cuộn sơ cấp. Trên các xe đời mới, nhược điểm trên được loại trừ nhờ mạch hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng lượng (dwell control) hay còn gọi là kiểm soát góc ngấm điện.
Lượng nhiệt tỏa ra trên cuộn sơ cấp của bôbin được xác định bởi công thức sau:

(1.17)

Công suất tỏa nhiệt trên cuộn dây sơ cấp của bôbin:

(1.18)
Khi công tắc máy ở vị trí ON mà động cơ không hoạt động, công suất tỏa nhiệt trong bôbin là lớn nhất:

Thực tế khi thiết kế, phải nhỏ hơn 30W để tránh tình trạng nóng bôbin. Vì nếu , nhiệt lượng sinh trên cuộn sơ cấp lớn hơn nhiệt lượng tiêu tán.
Trong thời gian tích lũy năng lượng, trên cuộn thứ cấp cũng suất hiện một sức điện động tương đối nhỏ, chỉ xấp xỉ 1.000 V.

Trong đó:
- : sức điện động cuộn thứ cấp.
- : hệ số biến áp của bôbin.
Sức điện động này bằng 0 khi dòng điện sơ cấp đạt giá trị .
b. Quá trình ngắt dòng sơ cấp
Khi transistor công suất ngắt, dòng sơ cấp và từ thông do nó sinh ra giảm đột ngột. Trên cuộn thứ cấp của bôbin sẽ sinh ra một hiệu điện thế vào khoảng từ . Giá trị của hiệu điện thế thứ cấp phụ thuộc vào rất nhiều thông số của mạch sơ cấp và thứ cấp. Để tính toán hiệu điện thế thứ cấp cực đại, ta sử dụng sơ đồ tương đương được trình bày trên hình 1.7.
Trong sơ đồ này:
- : điện trở mất mát.
- : điện trở dò qua điện cực của bugi.

Hình 1.7: Sơ đồ tương đương của hệ thống đánh lửa
Bỏ qua hiệu điện thế ắc quy vì hiệu điện thế của ắc quy rất nhỏ so với sức điện động tự cảm trên cuộn sơ cấp lúc transistor công suất ngắt. Ta xét trường hợp không tải, tức là dây cao áp được tách ra khỏi bugi. Tại thời điểm transistor công suất ngắt, năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn sơ cấp của bôbin được chuyển thành năng lượng điện trường chứa trên tụ điện C1 và C2 và một phần mất mát. Để xác định hiệu điện thế thứ cấp cực đại ta lập phương trình năng lượng lúc transistor công suất ngắt:
(1.19)
Trong đó:
- : điện dung của tụ điện mắc song song transistor công suất hoặc IC đánh lửa.
- : điện dung ký sinh trên mạch thứ cấp.
- : hiệu điện thế trên mạch sơ cấp và thứ cấp lúc transistor công suất hoặc IC ngắt.
- :năng lượng mất mát do dòng rò, dòng fucô trong lõi thép của bôbin.
- .
- : hệ số biến áp của bôbin.
: số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp.

: Hệ số tính đến sự mất mát trong mạch dao động,

Hình 1.8: Quy luật biến đổi của dòng điện sơ cấp và hiệu điện thế thứ cấp

Quy luật biến đổi dòng điện sơ cấp và hiệu điện thế thứ cấp , được biểu diễn trên hình 1.8.
Khi transistor công suất ngắt, cuộn sơ cấp sẽ sinh ra một sức điện động tự cảm khoảng 100 300 (V).
c. Quá trình phóng điện ở điện cực bugi
Khi điện áp thứ cấp U2m đạt đến giá trị Udl tia lửa điện cao thế sẽ xuất hiện giữa hai điện cực của bugi. Bằng thí nghiệm người ta chứng minh được rằng tia lửa xuất hiện ở bugi gồm hai thành phần là thành phần điện dung và thành phần điện cảm.
Thành phần điện dung của tia lửa do năng lượng tích lũy trong mạch thứ cấp được quy ước bởi điện dung ký sinh C2. Tia lửa được đặc trung bởi sự sụt áp và tăng
dòng đột ngột . Dòng có thể đạt vài chục Ampere hình(1.9).
Mặc dù năng lượng không lớn lắm nhưng công suất phát ra bởi thành phần điện dung của tia lửa nhờ thời gian rất ngắn (1µs) nên có thể đạt hàng chục, có khi tới hàng trăm KV. Tia lửa điện dung có màu xanh sáng kèm theo tiếng nổ lách tách đặc trưng.
Dao động với tần số cao (106÷ 107 Hz) và dòng lớn, tia lửa điện dung gây nhiễu vô tuyến và làm mòn điện cực bugi. Để giải quyết vấn đề vừa nêu, trên mạch thứ cấp ( như nắp delco, mỏ quẹt, dây cao áp) thường được mắc thêm các điện trở. Trong ô tô đời mới, người ta dùng dây cao áp có lõi bằng than để tăng điện trở.

Hình 1.9 : Quy luật biến đổi hiệu điện thế U và cường độ dòng điện thứ cấp i khi transistor công suất ngắt

Do tia lửa xuất hiện trước khi hiệu điện thế thứ cấp đạt giá trị U2m nên năng lượng tia lửa điện dung chỉ là một phần nhỏ của năng lượng phóng qua bugi. Phần năng lượng còn lại sẽ hình thành tia lửa điện cảm. Dòng qua bugi lúc này chỉ rơi vào khoảng 20÷40mA. Hiệu điện thế giữa hai điện cực bugi giảm nhanh đến giá trị 400÷500 V .Thời gian kéo dài của tia lửa điện cảm gấp 100 đến 1.000 lần thời gian tia lửa điện dung và thời gian này phụ thuộc vào loại bugi, khe hở bugi và chế độ làm việc của động cơ. Thường thì thời gian tia lửa điện cảm vào khoảng 1 ÷ 1,5 ms. Tia lửa điện cảm có màu vàng tím, còn gọi là đuôi lửa. Trong thời gian xuất hiện tia lửa, năng lượng tia lửa Wp được tính bởi công thức:
(1.21)
: thời gian suất hiện tia lửa trên điện cực bugi.
Trên thực tế, ta có thể sử dụng công thức gần đúng:

Trong đó:
và : lần lượt là cường độ dòng điện trung bình, hiệu điện thế trung bình và thời gian xuất hiện tia lửa trung bình giữa hai điện cực của bugi.
Kết quả tính toán và thực nghiệm cho thấy rằng, ở tốc độ thấp của động cơ, có giá trị khoảng 20÷50 mJ.

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH
2
2.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
2.1.1 NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống

Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu gửi về, trong đó quan trọng nhất là các xung G, xung NE và tín hiệu của cảm biến đo gió, bộ xử lý của ECU sẽ tính toán và chọn ngay ra một điểm trên bề mặt lập trình, tức là chọn ngay một góc đánh lửa sớm tối ưu ở tốc độ và mức tải đó (chương trình đánh lửa sớm ESA- Electronic Spark Advance). Rồi thông qua một bóng điều khiển trong ECU xuất xung IGT (ignition timing) tới IC đánh lửa. Khi IC đánh lửa nhận được xung IGT ở đầu vào mạch transisitor, mạch này điều khiển bóng Transistor ON để nối mát cho cuộn sơ cấp W1 của bôbin qua chân C của IC đánh lửa. Khi đó xuất hiện dòng sơ cấp trong bôbin tạo ra từ trường , từ trường tồn tại trong bôbin cho tới khi bóng Transistor OFF, khi đó từ trường biến thiên cực nhanh và cảm ứng ra xung cao áp ở cuộn dây thứ cấp W2 của bôbin. Xung cao áp này được bộ chia điện đưa đến bugi theo thứ tự nổ của động cơ (hoặc tới thẳng bugi), tạo tia lửa điện đốt cháy hòa khí.
Hình 2.2: Bản đồ bề mặt lập trình và thời điểm đánh lửa
Như vậy, thời điểm mất xung IGT chính là thời điểm đánh lửa. Do đó, trước TDC của mỗi máy, ECU phải gửi ra một xung IGT và xung đó phải mất trước TDC để tạo ra góc đánh lửa sớm .
Khi chế độ làm việc của động cơ thay đổi, muốn tạo góc đánh sớm hơn nữa thì ECU chỉ việc dịch xung IGT về trước TDC xa hơn.
Xung phản hồi IGF (ignition feedback) sẽ được gửi trở lại bộ xử lý trung tâm trong ECU để báo rằng hệ thống đánh lửa đang hoạt động nhằm phục vụ công tác chuẩn đoán và điều khiển phun xăng. Trong trường hợp không có xung IGF, các kim phun xăng sẽ ngừng phun sau thời gian vài giây.
Trong trường hợp hệ thống đánh lửa không có IC đánh lửa mà chỉ có bóng Tr điều khiển, thì ECU phải xuất xung IGT điều khiển bóng Tr để thông mạch và ngắt mạch sơ cấp của bôbin ( Mitsubishi Lanser CC4G92, 4G93)
Trong trường hợp hệ thống đánh lửa lập trình không có bộ chia điện (loại hai bugi chung 1 bôbin hoặc mỗi bôbin ngồi trên đầu 1 bugi) thì ECU còn phải xuất xung IGT đến từng IC đánh lửa theo thứ tự nổ của động cơ.
Hình 2.3 : So sánh hệ thống đánh lửa lập trình và hệ thống đánh lửa cơ khí dùng bộ điều chỉnh đánh lứa sớm kiểu ly tâm và kiểu chân không
Đồ thị hình 2.3 mô tả sự sai lệch giữa hai kiểu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử và cơ khí. Đối với hệ thống đánh lửa thường, việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm được thực hiện bằng cơ khí với cơ cấu đánh lửa sớm chân không và đánh lửa sớm ly tâm. Đường đặc tính đánh lửa rất đơn giản và khác rất nhiều so với đường đặc tính đánh lửa lý tưởng được tính toán bằng thực nghiệm. Còn đối với hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử, góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh gần sát với đặc tính lý tưởng.
2.1.2 CHỨC NĂNG CỦA ESA
2.1.2.1 Điều khiển thời điểm đánh lửa

Hình 2.4: Điều khiển thời điểm đánh lửa
-Trong hệ thống đánh lửa sớm ESA góc đánh lửa sớm thực tế khi động cơ đang hoạt động được xác định = góc đánh lửa sớm ban đầu + góc đánh lửa sớm cơ bản + góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh.
- Góc đánh lửa sớm ban đầu phụ thuộc và vị trí của bộ chia điện hoặc cảm biến vị trí G, thông thường góc đánh lửa sớm ban đầu được điều chỉnh trong khoảng 50÷150 trước điểm chết trên ở tốc độ cầm chừng. Đối với hệ thống ESA khi điều chỉnh góc đánh lửa sớm ta chỉ điều chỉnh được góc đánh lửa sớm ban đầu.
-Góc đánh lửa sớm cơ bản là góc đánh lửa đã được lập trình sẵn trong ECU bởi nhà sản xuất. Khi ECU nhận được tín hiệu tốc độ động cơ NE và tín hiệu lưu lượng khí nạp PIM (VS, VG hoặc KS) nó sẽ tính toán và chọn ngay ra 1 góc đánh lửa sớm cơ bản trên bề mặt lập trình phù hợp với chế độ hoạt động của động cơ.
-Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh là góc đánh lửa sớm được cộng thêm hoặc giảm đi khi ECU nhận được các tín hiệu khác như nhiệt độ động cơ (THW), nhiệt độ khí nạp, tín hiệu kích nổ (KNK)..

a) Điều khiển đánh lửa khi khởi động
Khi khởi động, tốc độ của động cơ thấp và khối lượng không khí nạp chưa ổn định, nên không thể sử dụng tín hiệu VG , VS, KS hoặc PIM làm các tín hiệu điều chỉnh. Vì vậy, thời điểm đánh lửa được đặt ở góc thời điểm đánh lửa ban đầu. Góc thời điểm đánh lửa ban đầu được điều chỉnh trong IC dự trữ ở ECU động cơ.
Ngoài ra tín hiệu NE dùng để xác định khi động cơ đang được khởi động, và tốc độ của động cơ là 500 v/phút hoặc nhỏ hơn cho biết rằng việc khởi động đang xảy ra. Tùy theo động cơ có một số loại xác định động cơ đang khởi động khi ECU động cơ nhận được tín hiệu máy khởi động STA.
Xác định góc thời điểm đánh lửa ban đầu:

Hình 2.6: Xác định góc đánh lửa ban đầu
ECU nhận biết trục khuỷu đã đạt đến 50,70 hay 100 trước điểm chết trên BTDC (tùy theo loại động cơ) khi nó nhận được tín hiệu NE đầu tiên (điểm B trong hình 2.6) theo sau một tín hiệu G (điểm A hình 2.6). Góc này được hiểu như góc thời điểm đánh lửa ban đầu.

b) Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động
Điều khiển đánh lửa sau khởi động được thực hiện trong quá trình hoạt động bình thường.
Các hiệu chỉnh khác nhau (dựa trên các tín hiệu từ cảm biến có liên quan) được thêm vào góc thời điểm đánh lửa ban đầu và thêm vào góc đánh lửa sớm cơ bản (được xác định bởi tín hiệu áp suất đường ống nạp hay tín hiệu lượng khí nạp và tín hiệu tốc độ động cơ):
Thời điểm đánh lửa = góc thời điểm đánh lửa ban đầu + góc đánh lửa sớm cơ
bản + góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh.
Trong qua trình hoạt động bình thường của chức năng điều khiển thời điểm đánh lửa sau khi khởi động, tín hiệu thời điểm đánh lửa (IGT) mà bộ vi sử lý tính toán được phát ra qua IC dự phòng.
2.1.2.2 Góc đánh lửa sớm
Góc đánh lửa sớm cơ bản là góc đánh lửa được lập trình sẵn trong ECU do nhà sản xuất. Khi ECU nhận được tín hiệu NE và VG (PIM, KS, VS), ECU sẽ tính toán và chọn ngay ra một góc đánh lửa tối ưu trên bề mặt lập trình phù hợp với tình trạng hoạt động của động cơ.
a) Điều khiển khi tín hiệu IDL bật ON
Khi tín hiệu IDL bật ON, thời điểm đánh lửa là sớm theo tốc độ của động cơ. Trong một số kiểu động cơ thay đổi khi điều hòa không khí bật ON hoặc OFF ( xem khu vực đường nét đứt trên hình). Ngoài ra, trong các kiểu này, một số kiểu có góc đánh lửa sớm là 0 khi máy chạy ở tốc độ không tải chuẩn.

b) Điều khiển khi tín hiệu IDL bật OFF
Thời điểm đánh lửa được xác định theo tín hiệu NE và VG (hoặc PIM, KS, VS) dựa vào các dữ liệu được lưu trong ECU động cơ.
Tùy theo kiểu động cơ, 2 góc đánh lửa sớm cơ bản được lưu trữ trong ECU động cơ. Các dữ liệu của một trong các góc này được dùng để xác định góc đánh lửa sớm dựa trên chỉ số ốctan của nhiên liệu, nên có thể chọn các dữ liệu phù hợp với nhiên liệu được người lái sử dụng. Ngoài ra, một số kiểu xe đánh giá tỷ số ốctan của nhiên liệu, sử dụng tín hiệu KNK để tự động thay đổi các dữ liệu để xác định thời điểm đánh lửa.
2.1.2.3 Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh
a) Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ
Tùy thuộc vào nhiệt độ động cơ được nhận biết từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát mà góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh tăng hoặc giảm cho thích hợp với điều kiện cháy của hòa khí trong buồng đốt. Khi nhiệt độ của động cơ nằm trong khoảng -200 đến 600 góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh sớm hơn từ 00 đến 150. Nếu nhiệt độ động cơ nhỏ hơn -200, góc đánh lửa sớm cũng chỉ được cộng thêm 150 ( hình 2.9).

Hình 2.9 : Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ.
Sở dĩ, phải tăng góc đánh lửa sớm khi động cơ nguội là vì ở nhiệt độ thấp tốc độ cháy của hòa khí chậm nên phải kéo dài thời gian để nhiên liệu cháy hết nhằm tăng công suất động cơ.
Khi nhiệt độ động cơ nằm trong khoảng từ 60o ÷ 1100C, ECU không thực hiện hiểu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ.
Trong trường hợp động cơ quá nóng (over temperature) (>1100C) sẽ dễ gây ra hiện tượng kích nổ và làm tăng nồng độ OXY trong khí thải, vì vậy ECU sẽ giảm góc đánh lửa xuống một góc tối đa là 50.

b) Hiệu chỉnh để tốc độ không tải chạy ổn định

Hình 2.10 : Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm để tốc độ chạy không tải ổn định
Ở chế độ cầm chừng tốc độ của động cơ bị dao động do tải của động cơ thay đổi, việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm có tác dụng ổn định tốc độ không tải của động cơ. Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, tín hiệu từ công tác bướm ga (hoặc cảm biến vị trí bướm ga) báo về ECU cho biết động cơ đang làm việc ở chế độ cầm chừng. Kết hợp với tín hiệu tốc độ động cơ (NE) và tốc độ xe (SPD), ECU sẽ điều khiển tăng hoặc giảm góc đánh lửa sớm. Góc hiệu chỉnh tối đa trong trường hợp này là ± 50 . Khi tốc độ tăng cao, ECU sẽ không hiệu chỉnh. Trên một số loại động cơ việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm này phụ thuộc vào điều kiện sử dụng máy lạnh hay điều chỉnh góc đánh lửa sớm khi tốc độ cầm chừng giảm xuống dưới mức quy định.
c) Hiệu chỉnh tiếng gõ
Nếu động cơ xảy ra tiếng gõ cảm tiếng gõ sẽ chuyển xung động này thành tín hiệu điện áp và gửi nó tới ECU động cơ. ECU nhận biết độ lớn của tiếng gõ ở 3 cấp độ: mạnh, trung bình và yếu. Tùy theo độ lớn của tín hiệu KNK, nó thay đổi góc đánh lửa muộn hiệu chỉnh. Nói theo cách khác, nếu tiếng gõ xảy ra mạnh thời điểm đánh lửa muộn đi nhiều trong khi nếu tiếng gõ yếu nó sẽ làm muộn ít hơn. Khi tiếng gõ ngừng, ECU sẽ ngừng việc làm muộn và bắt đầu làm sớm thời điểm đánh lửa từng ít một. Thời điểm đánh lửa này được làm sớm liên tục cho tới khi tiếng gõ động cơ lại xảy ra, và khi đó thời điểm đánh lửa lại được làm muộn đi.
Việc làm muộn thời điểm đánh lửa trong khi xảy ra tiếng gõ được thực hiện trong dải hiệu chỉnh tiếng gõ. Ở một số loại động cơ, điều này có nghĩa là khi đang hoạt động ở dưới chế độ tải nặng (độ chân không dưới 200mmHg ), trong khi ở những loại khác nó bao gồm ở tất cả các chế độ tải. ECU phản hồi các tín hiệu từ cảm biến tiếng gõ để hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa như trên hình 2.11.
d) Hiệu chỉnh điều khiển mô men
Trong trường hợp xe có lắp đặt ECT (hộp số tự động), mỗi ly hợp và phanh trong bộ truyền bánh răng hành tinh của hộp số tạo ra va đập lan truyền trong khi chuyển số một, số kiểu xe va đập này được giảm bằng các làm giảm thời điểm đánh lửa khi chuyển xuống hay lên số.
Khi chuyển số bắt đầu ECU động cơ làm muộn thời điểm đánh lửa để giảm mô men của động cơ. Kết quả là, va đập do ăn khớp của ly hợp và phanh trong bộ bánh răng hành tinh giảm xuống và chuyển số diễn ra êm hơn. Góc thời điểm đánh lửa được
làm muộn tới một giá trị tối đa là khoảng 200 bằng hiệu chỉnh này. Hiệu chỉnh này không diễn ra khi nhiệt độ nước làm mát hay điện áp ắc quy dưới một giá trị xác định.
e) Các hiệu chỉnh khác
Hiệu chỉnh phản hồi của tỷ lệ không khí - nhiên liệu.
Trong lúc hiệu chỉnh phản hồi của tỷ lệ không khí – nhiên liệu, tốc độ của động cơ sẽ thay đổi theo lượng phun nhiên liệu tăng – giảm. Để duy trì tốc độ chạy không tải ổn định, thời điểm đánh lửa được làm sớm lên trong thời gian hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ không khí - nhiên liệu cho phù hợp với lượng phun nhiên liệu. Việc hiệu chỉnh này không được thực hiện trong khi xe chạy .
Hiệu chỉnh EGR.
Khi EGR đang hoạt động và tiếp điểm IDL bị ngắt, thời điểm đánh lửa được làm sớm lên theo khối lượng khí nạp và tốc độ của động cơ để tăng khả năng làm việc.
Hiệu chỉnh điều khiển xe chạy tự động.
Khi xe chạy xuống dốc trong khi hệ thống điều khiển chạy xe tự động đang hoạt động, một tín hiệu được chuyển từ ECU điều khiển chạy tự động đến ECU động cơ để làm muộn thời điểm đánh lửa nhằm giảm thiểu sự thay đổi momen quay của động cơ.
Hiệu chỉnh điều khiển lực kéo.
Thời điểm đánh lửa được làm muộn đi khi việc điều khiển lực kéo đang được thực hiện để giảm mô men quay của động cơ.
Hiệu chỉnh chuyển tiếp.
Trong quá trình chuyển đổi từ giảm tốc đến tăng tốc thời điểm đánh lửa sẽ sớm lên hoặc muộn đi theo sự tăng tốc.
f) Điều khiển góc đánh lửa sớm tối đa và tối thiểu
Nếu thời điểm đánh lửa (thời điểm đánh lửa ban đầu +góc đánh lửa sớm cơ bản + góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh) trở nên không bình thường, hoạt động của động cơ sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Để ngăn chăn điều này, ECU động cơ điều khiển góc đánh lửa thực tế (thời điểm đánh lửa) sao cho tổng góc đánh lửa sớm cơ bản và góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh không thể lớn hay nhỏ hơn một giá trị xác định được thể hiện như hình vẽ.

2.2 CÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH TIÊU BIỂU

Hình 2.13: Các kiểu hệ thống đánh lửa lập trình
Trên sơ đồ hình 2.13 là các kiểu hệ thống đánh lửa lập trình với các phương án khác nhau:
Phương án 1: Hệ thống đánh lửa SI
Sau khi ECU động cơ nhận được tín hiệu từ các cảm biến, thông qua chương trình ESA xuất xung IGT để điều khiển đánh lửa. Xung IGT có thể được gửi tới IC đánh lửa (hoặc Transistor hay còn gọi là bóng công suất) và IC đánh lửa (hoặc bóng công suất) sẽ điều khiển đóng – ngắt (ON-OFF) dòng sơ cấp của bôbin để tạo ra dòng điện cao áp rồi thông qua bộ chia điện chia tới các bugi theo đúng thứ tự nổ của động cơ.
Phương án 2: Hệ thống đánh lửa BSI với bôbin kép
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ các cảm biến, thông qua chương trình ESA xuất xung IGT để điều khiển đánh lửa. Xung IGT có thể được xuất ra theo nhóm IGT1, IGT2. IGT3 hoặc IGT4 để điều khiển từng bôbin và mỗi bôbin thực hiện cấp điện cao áp đồng thời cho 2 bugi, trong đó 1 bugi ở kỳ nén và 1 bugi ở kỳ xả. Trong phương án này có nhiều dạng khác nhau phụ thuộc cụm bôbin có kèm IC đánh lửa, kèm bóng hoặc chỉ riêng bôbin hay không.
Phương án 3: Hệ thống đánh lửa BSI với bôbin riêng biệt.
Đối với phương án này, bôbin được lắp trực tiếp trên đầu bugi để cấp điện cao áp cho bugi đó. Xung IGT sẽ được ECU gửi lần lượt tới từng bôbin theo đúng thứ tự nổ của động cơ. Trong phương án này có nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào cấu tạo của cụm bôbin có kèm IC đánh lửa, kèm bóng hoặc chỉ riêng bôbin hay không.
2.2.1 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH SI
2.2.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Hình 2.14: Hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện (SI)
Trong hệ thống đánh lửa này cụm bộ chia điện chỉ gồm các xung và cơ cấu chia điện cao áp (nắp và con quay), bôbin và IC đánh lửa được bố trí ở ngoài bộ chia điện.
Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện (SI) được chia làm nhiều loại khác nhau phụ thuộc vào cách bố trí các cụm thiết bị trong bộ chia điện.
Dưới đây là một ví dụ về hệ thống đánh lửa SI hình 2.15:

Hình 2.15 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết bộ xử lý trung tâm sẽ thông qua chương trình ESA được cài đặt sẵn trong bộ nhớ để đưa ra lệnh điều khiển đánh lửa và thông qua bóng T1 trong ECU xuất ra xung IGT để điều khiển đánh lửa.
Xung IGT sẽ thông qua mạch kiểm soát góc ngậm điện (còn gọi là mạch điều khiển bóng) để điều khiển bóng T2 trong IC đánh lửa thực hiện đóng – ngắt (ON-OFF) dòng sơ cấp của bôbin để tạo ra điện cao áp ở cuộn thứ cấp. Điện cao áp của bôbin sẽ thông qua con quay và nắp chia điện của bộ chia điện để chia đến lần lượt từng bugi theo đúng thứ tự nổ. Như vậy mỗi một lần đánh lửa ở bugi nào đó thì ECU phải xuất xung IGT để điều khiển đánh lửa một lần.
Để điều chỉnh đánh lửa sớm (như đã trình bày ở trên) thì ECU chỉ việc dịch chuyển vị trí xung IGT so với điểm chết trên (TDC) của mỗi máy.
Để phản ánh tình trạng đánh lửa đồng thời tạo xung kích hoạt hệ thống phun xăng thì trong một số IC đánh lửa có mạch tín hiệu phản hồi. Thông qua mạch này mỗi lần đánh lửa IC đánh lửa lại gửi 1 xung IGF phản hồi ngược lại ECU.

2.2.1.2 Một số kiểu tiêu biểu
Kiểu 1

Hình 2.16: Hệ thống đánh lửa SI của TOYOTA
Trong hệ thống đánh lửa này cụm bộ chia điện chỉ gồm cảm biến G, cảm biến NE và bộ phận chia điện, IC đánh lửa và bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất ra xung điều khiển đánh lửa IGT tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng – ngắt (ON – OFF) dòng sơ cấp để tạo ra điện áp cao ở cuộn thứ cấp. Dòng điện cao áp này sẽ được đưa trở lại bộ phận chia điện, thông qua con quay và nắp chia điện, dòng điện cao áp sẽ được đưa tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Đồng thời IC đánh lửa gửi 1 tín hiệu IGF quay trở lại ECU để xác nhận có đánh lửa và sử dụng làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 2

Hình 2.17: Hệ thống đánh lửa SI của NISSAN
Trong hệ thống đánh lửa này bộ chia điện bao gồm cảm biến G, cảm biến NE và bộ phận chia điện (con quay chia điện và nắp), Transistor (bóng công suất) và bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được xung từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới bóng công suất. Xung IGT điều khiển trực tiếp Transistor (bóng công suất) đóng – ngắt (ON- OFF) dòng sơ cấp, làm xuất hiện điện cao áp U2 ở cuộn thứ cấp của bôbin. Dòng U2 được đưa tới bộ phận chia điện, chia tới bugi theo thứ tự nổ của động cơ.
Kiểu 3

Hình 2.18: Hệ thống đánh lửa của TOYOTA
Trong hệ thống đánh lửa này bộ chia điện bao gồm xung G, NE, IC đánh lửa và bộ phận chia điện, bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động tương tự kiểu 1
Kiểu 4

Hình 2.19: Hệ thống đánh lửa SI của TOYOTA
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này, bộ chia điện gồm có xung NE và bộ phận chia điện, IC đánh lửa và bôbin nằm ở ngoài.
Nguyên lý hoạt động tương tự kiểu 1 chỉ khác là ECU chỉ nhận tín hiệu NE và không có tín hiệu G.
Kiểu 5

Hình 2.20: Hệ thống đánh lửa SI của NISSAN, MISUBISHI sử dụng cảm biến quang điện
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này cảm biến NE, cảm biến G, bóng công suất, bôbin và bộ phận chia điện đều nằm trong bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được xung từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT. Xung IGT điều khiển trực tiếp bóng công xuất, đóng – ngắt (ON – OFF) dòng sơ cấp làm suất hiện dòng điện cao áp U2 ở cuộn thứ cấp. Dòng U2 được đưa tới bộ phận chia điện chia tới bugi theo thứ tự nổ của động cơ.
Kiểu 6

Hình 2.21: Hệ thống đánh lửa SI dòng TOYOTA sử dụng cảm biến từ điện
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này cảm biến NE, cảm biến G, IC đánh lửa,bôbin và bộ phận chia điện nằm trong bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được xung từ cảm biến G và NE, thông qua chương trình ESA xuất xung đánh lửa IGT tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng – ngắt (ON – OFF) dòng sơ cấp làm xuất hiện dòng điện cao áp U2 trên cuộn thứ cấp của bôbin. Dòng điện cao áp U2 được đưa tới bộ phận chia điện để chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Ngoài ra IC đánh lửa còn gửi xung phản hồi IGF tới ECU để xác nhận đánh lửa và sử dụng là tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 7

Hình 2.22: Hệ thống đánh lửa SI dòng HONDA
Trong hệ thống đánh lửa này, bộ chia điện bao gồm cảm biến NE, cảm biến G, cảm biến TDC và cơ cấu chia điện (con quay chia điện và nắp), IC đánh lửa và bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyện lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến G, NE và TDC, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng – ngắt (ON - OFF) dòng điện sơ cấp là xuất hiện dòng điện cao áp U2 tại cuộn thứ cấp của bôbin. Dòng U2 được đưa tới bộ phận chia điện để chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Ngoài ra IC đánh lửa còn gửi xung phản hồi IGF về ECU để xác nhận đánh lửa và sử dụng làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.

Kiểu 8

Hình 2.23: Hệ thống đánh lửa SI dòng HONDA
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này, cảm biến G, cảm biến NE, cảm biến TDC, IC đánh lửa, bộ phận chia điện cao áp đều nằm trong bộ chia điện, bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ các cảm biến, thông qua chương trình ESA xuất ra xung điều khiển đánh lửa, xung này được đưa tới IC đánh lửa. IC đánh lửa thực hiện đóng – ngắt dòng sơ cấp tạo ra dòng điện cao áp U2 tại cuộn thứ cấp. Dòng điện cao áp này được đưa tới bộ phận chia điện chia cho bugi theo đúng thứ tự nổ. Đồng thời IC đánh lửa gửi xung phản hồi IGF về ECU để xác nhận đánh lửa và làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 9

Hình 2.24: Hệ thống đánh lửa dòng MISUBISHI, MAZDA, FORD.
Trong hệ thống kiểu này cảm biến NE, TDC, bóng công suất, bôbin, bộ phận chia điện đều nằm trong bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và cảm biến TDC, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới bóng công suất. Xung IGT điều khiển trực tiếp bóng công suất đóng – ngắt dòng sơ cấp, tạo ra trên cuộn thứ cấp một dòng điện cao áp U2. Sau đó dòng điện cao áp được đưa tới bộ phận chia điện chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Loại này không có xung phản hồi.
Kiểu 10

Hình 2.25:Hệ thống đánh lửa SI dòng HONDA
Trong hệ thống đánh lửa hình 2.25 cảm biến NE, cảm biếnG, cảm biến TDC, IC đánh lửa, bôbin và bộ phận chia điện đều nằm trong bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ các cảm biến NE, G, TDC, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng - ngắt dòng sơ cấp làm xuất hiện dòng điện cao áp U2 tại cuộn thứ cấp của bôbin. Sau đó U2 được đưa tới bộ phận chia điện chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ của động cơ. Đồng thời IC đánh lửa gửi xung phản hồi IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và kích hoạt hệ thống phun xăng.

Kiểu 11

Hình 2.26: Hệ thống đánh lửa SI dòng TOYOTA
Trong hệ thống đánh lửa hình 2.26 cảm biến NE, IC đánh lửa và bộ phận chia điện nằm trong bộ chia điện còn bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt đông:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu NE thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới IC đánh lửa (nằm trong bộ chia điện) đóng – ngắt dòng sơ cấp trong bôbin nằm ngoài bộ chia điện tạo ra dòng điện cao áp U2. Sau đó dòng U2 được đưa tới bộ phận chia điện chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Đồng thời IC đánh lửa gửi xung phản hồi IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và kích hoạt hệ thống phun xăng.

2.2.2 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA BSI MỖI BUGI MỘT BÔBIN
2.2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Hệ thống đánh lửa BSI có một số kiểu phụ thuộc vào nhóm bôbin. Trên hình 2.27 là sơ đồ của hai kiểu tiêu biểu.
Hình 2.27:Hệ thống đánh lửa BSI mỗi bugi một bôbin
a : Bôbin kèm hộp bóng Transistor
b : Bôbin kèm IC đánh lửa
Với các kiểu đánh lửa kiểu này mỗi bôbin được lắp ngay trên đầu bugi, đầu cao áp được chế tạo liền với tẩu bugi. Bôbin được cấp nguồn (+) sẵn và chờ thông mát (-) ở hộp bóng hoặc IC đánh lửa.
Sau đây là xung tín hiệu IGT và IGF của hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin kèm IC đánh lửa (đối với loại bôbin đi kèm bóng thì không có tín hiệu IGF).
Hình 2.28: Dạng xung điều khiển IGT và xung IGF
ECU sau khi nhận được các tín hiệu cần thiết thông qua chương trình ESA sẽ tính toán thời điểm đánh lửa sớm tối ưu, rồi xuất lần lượt các xung IGT để điều khiển các Transistor hoặc IC đánh lửa thực hiện ON- OFF dòng điện sơ cấp của từng bôbin theo thứ tự nổ để tạo ra điện cao áp đánh lửa đốt cháy hòa khí.
2.2.2.2 Một số kiểu tiểu biểu
Kiểu 1

Hình 2.29:Hệ thống đánh lửa dòng TOYOTA
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng bôbin kèm IC đánh lửa để điều khiển đánh lửa, ECU chỉ việc gửi xung IGT tới các bôbin theo đúng thứ tự nổ (1-3-4-2).
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới từng IC đánh lửa theo thứ tự nổ. IC đánh lửa sẽ đóng – ngắt dòng sơ cấp của bôbin làm sinh ra dòng điện cao áp trên cuộn thứ cấp. Do mỗi bôbin được lắp trên đầu một bugi nên dòng điện cao áp đánh xuyên qua duy nhất chỉ bugi đó. Ngoài ra IC đánh lửa còn gửi xung IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 2

Hình 2.30: Hệ thống đánh lửa dòngNISSAN
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng bôbin kèm Transistor (bóng công suất).
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới từng Transistor (bóng công suất) theo thứ tự nổ, đóng – ngắt trực tiếp dòng sơ cấp của bôbin làm sinh ra dòng điện cao áp trên cuộn thứ cấp. Do mỗi bôbin được lắp trên đầu một bugi nên dòng điện cao áp đánh xuyên qua duy nhất chỉ bugi đó. Kiểu này không có xung phản hồi IGF.
Kiểu 3

Hình 2.31: Hệ thống đánh lửa dòngNISSAN
Hệ thống kiểu này sử dụng một hộp bóng công suất tách rời với các bôbin.
Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý hoạt động của kiểu này tương tự kiểu 2.
Kiểu 4

Hình 2.32: Hệ thống đánh lửa dòngTOYOTA
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng 1 IC đánh lửa chung cho 4 bôbin và tách biệt với 4 bôbin.
Nguyên lý hoạt động: nguyên lý hoạt động của kiểu này tương tự kiểu 1.
Kiểu 5

Hình 2.33 : Hệ thống đánh lửa của hãng FORD, HYUNDAI
Hệ thống đánh lửa này sử dụng 4 bôbin được lắp trên đầu bugi của 4 máy. Việc điều khiển đóng – ngắt dòng sơ cấp được điều khiển trực tiếp trong ECU thông qua bóng Tr1, Tr2, Tr3, Tr4.
Nguyên lý làm việc:
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển trực thiếp bóng Tr trong ECU để đóng – ngắt dòng sơ cấp trong bôbin tương ứng theo đúng thứ tự nổ. Để tạo ra tia lửa ở bugi để đốt cháy hòa khí.

2.2.3 HỆ THỐNG BSI BÔBIN KÉP
2.2.3.1 Nguyên lý hoạt động
Loại sử dụng 1 bôbin cho 2 bugi

Hình 2.34: Hệ thống đánh lửa BSI với bôbin kép
Các bôbin phải được gắn vào bugi của hai xylanh song hành. Ví dụ: đối với động cơ 4 xylanh có thứ tự kỳ nổ 1-3-4-2, ta sử dụng hai bôbin. Bôbin thứ nhất có hai đầu của cuộn thứ cấp được nối trực tiếp với bugi số 1 và số 4 còn bôbin thứ hai được
nối với bugi số 2 và số 3.
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, ECU căn cứ vào thứ tự nổ của động cơ sẽ xuất lần lượt tuần tự các xung IGT1 và IGT2 để điều khiển Transistor hoặc
IC đánh lửa đóng - ngắt (ON - OFF) dòng sơ cấp của từng bôbin để tạo ra điện cao áp ở cuộn thứ cấp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được cắm trực tiếp vào 2 bugi nên điện cao áp sẽ được đánh xuyên qua 2 bugi, trong đó một bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả. Phân phối điện cao áp được thực hiện như sau.
Giả sử điện áp thứ cấp xuất hiện ở bugi số 1 và số 4 ta có :
Utc = U1 + U4

Trong đó :
- Utc : hiệu điện áp ở cuộn thứ cấp.
- U1 và U4 : hiệu điện áp đặt vào khe hở của bugi số 1 và số 4.
- R1 và R4 :là điện trở khe hở bugi số 1 và số 4.
Ở thời điểm đánh lửa, xylanh số 1 và số 4 cùng ở vị trí gần điểm chết trên nhưng trong hai kỳ khác nhau nên điện trở khe hở bugi của các xylanh trên cũng khác nhau R1 ≠R4. Lấy ví dụ xylanh số 1 đang ở kỳ nén thì R1 cũng rất lớn còn xylanh số 4 đang ở kỳ xả nên R4 rất nhỏ. Do đó R1¬>> R4 ta có U1 ≈ Utc, U4 ≈0 do vậy tia lửa chỉ xuất hiện ở bugi số 1, trong trường hợp ngược lại R1<<R4, ta có U1≈0, U4≈Utc , tia lửa sẽ xuất hiện ở bugi số 4. Quá trình tương tự cũng xảy ra đối với bugi số 2 và số 3. ECU đưa ra xung điều khiển để đóng mở transistor T1và T2 theo thứ tự nổ 1-3-4-2.
Loại sử dụng 1 bôbin cho 4 bugi

Hình 2.35:Hệ thống đánh lửa BSI sử dụng 1 bôbin cho 4 bugi
Trên hình 2.35, bôbin có hai cuộn sơ cấp được nối với bugi qua các diode cao áp. Do hai cuộn sơ cấp quấn ngược chiều nhau nên khi ECU điều khiển mở lần lượt Transistor T1 và T2 , điện áp trên cuộn thứ cấp sẽ đổi dấu. Khi ECU gửi xung IGT1 đóng ngắt T1, trên cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện dòng điện cáo áp, dòng điện này sẽ đánh xuyên qua bugi số 1 sang bugi số 4. Khi ECU gửi xung IGT2 đóng ngắt T2, trên cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện dòng điện cao áp, dòng điện này sẽ đánh xuyên qua bugi số 3 sang bugi số 2.
Diode số 5 và số 6 dùng để ngăn chặn ảnh hưởng giữa hai cuộn sơ cấp (lúc T1 hoặc T2 đóng) nhưng chúng làm tăng công suất tiêu hao trên IC đánh lửa.
Dạng xung điều khiển:

Hình 2.36: Dạng xung điều khiển
Trong trường hợp động cơ có 6 máy, 8 máy thì số bôbin sẽ tăng lên .
Ví dụ: đối với động cơ 6 xylanh là sơ đồ hình 2.37.

Hình 2.37: Sơ đồ hệ thống đánh lửa BSI với bôbin kép của động cơ 6 máy
Để đảm bảo đánh lửa theo đúng thứ tự nổ 1-5-3-6-2-4, mạch vào sẽ xác định xylanh cần đánh lửa theo bảng mã sau:

Xung IGDA Xung IGDB Xylanh
0 1 1 và 6
0 0 2 và 5
1 0 3 và 4
Trong trường hợp xung IGDA ở mức thấp (0), xung IGDB ở mức cao (1). Mạch xác định xylanh sẽ phân phối IGT đến đóng ngắt transistor T1. Khi transistor T1 ngắt, sức điện động cảm ứng trên cuộn thứ cấp sẽ tạo ra tia lửa cho bugi số 1 hoặc số 6. Hoạt động tương tự như vậy cho xylanh số 2 và số 5, số 3 và số 4, xung IGF là xung hồi tiếp, báo cho ECU biết hệ thống đánh lửa đang hoạt động .
2.2.3.2 Một số kiểu tiêu biểu
Kiểu 1

Hình 2.38: Hệ thống đánh lửa BSI dòng DAEWOO (Lanos - Nubira)
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này 2 bôbin được điều khiển bởi cùng một IC đánh lửa. IC đánh lửa này không gắn liền với bôbin.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất lần lượt tuần tự hai xung điều khiển IGT1 và IGT2 tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng - ngắt dòng sơ cấp của từng bôbin một theo thứ tự nổ của động cơ, làm xuất hiện ở mạch thứ cấp của bôbin một dòng điện cao áp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được lắp trực tiếp vào hai bugi của hai máy song hành nên dòng điện cao áp sẽ đánh xuyên qua hai bugi trong đó, 1 bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả. Đồng thời IC đánh lửa gửi tín hiệu phản hồi IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.

Kiểu 2

Hình 2.39: Hệ thống đánh lửa BIS bôbin kép dòng UAZ
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng một hộp bóng công suất để điều khiển 2 bôbin, bôbin 1 được lắp trên bugi số 1-4, bôbin 2 lắp trên bôbin 2-3.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất lần lượt tuần tự hai xung điều khiển IGT1 và IGT2 tới hộp bóng công suất. Bóng công suất sẽ đóng -ngắt dòng sơ cấp của từng bôbin một theo thứ tự nổ của động cơ, làm xuất hiện ở mạch thứ cấp của bôbin một dòng điện cao áp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được lắp trực tiếp vào hai bugi của hai máy song hành nên dòng điện cao áp sẽ đánh xuyên qua hai bugi trong đó 1 bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả.
Kiểu 3

Hình 2.40: Hệ thống đánh lửa BSI bôbin kép dòng TOYOTA
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng bôbin kèm IC đánh lửa.

Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất lần lượt tuần tự hai xung điều khiển IGT1 và IGT2 tới IC đánh lửa của từng bôbin theo đúng thứ tự nổ. IC đánh lửa sẽ đóng - ngắt dòng sơ cấp của bôbin, làm xuất hiện ở mạch thứ cấp của bôbin một dòng điện cao áp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được lắp trực tiếp vào hai bugi của hai máy song hành nên dòng điện cao áp sẽ đánh xuyên qua hai bugi trong đó 1 bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả. Đồng thời IC đánh lửa gửi tín hiệu phản hồi IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 4

Hình 2.41: Hệ thống đánh lửa BSI bôbin kép dòng NISSAN
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng Transistor (bóng công suất) kèm bôbin.
Nguyên lý hoạt động:
Hoạt động tương tự như kiểu 2 chỉ khác là ở kiểu này mỗi bôbin có 1 hộp bóng công suất riêng biệt.
Kiểu 5

Hình 2.42: Hệ thống đánh lửa BSI dòng FORD và HUYNDAI
Hệ thống đánh lửa kiểu này IC hoặc bóng công suất đã được tích hợp ngay bên trong ECU. Một đầu của bôbin luôn được nối với nguồn (+) ắc quy, đầu còn lại được nối với ECU để chờ thông mát.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, thông qua chương trình ESA lần lượt xuất xung điều khiển bóng T1 và T2 theo đúng thứ tự nổ để đóng – ngắt dòng sơ cấp trong bôbin làm sinh ra dòng điện cao áp trên cuộn thứ cấp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được lắp trực tiếp vào hai bugi của hai máy song hành nên dòng điện cao áp sẽ đánh xuyên qua hai bugi trong đó 1 bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả.
Trong trường hợp động cơ có 6 máy, 8 máy thì chỉ việc thêm bôbin. Ví dụ với động cơ 6 máy ta chỉ việc thêm 1 bôbin, bôbin 1 sẽ được lắp với bugi số 1 và số 6, bôbin 2 lắp với bugi 5 và 2, bôbin 3 lắp với bugi 3 và 4. Về hoạt động thì không có gì thay đổi.

Hình 2.43: Hệ thống đánh lửa BSI của Ford Mondeo

2.3 CÁC CẢM BIẾN, ECU VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH

Hình 2.44: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa lập trình

Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa lập trình (hình 2.44) có thể chia làm 3 phần: các cảm biến, ECU và cơ cấu chấp hành.
Các cảm biến:
- Cảm biến tốc độ động cơ (NE).
- Cảm biến vị trí trục khủyu (G).
- Cảm biến khí nạp (VS, VG, KS, PIM).
- Cảm biến vị trí bướm ga (loại công tác, loại tuyến tính).
- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW).
- Cảm biến tiếng gõ (KNK).
ECU
Sau khi nhận tín hiệu từ các cảm biến, ECU sẽ tính toán và đưa ra thời điểm đánh lửa cho từng xylanh theo đúng thứ tự nổ và tình trạng hoạt động của động cơ.
Cơ cấu chấp hành
- IC : nhận tín hiệu IGT do ECU phát ra để đóng ngắt dòng sơ cấp trong bôbin một cách ngắt đoạn. Nó cũng gửi tín hiệu xác nhận đánh lửa IGF về ECU động cơ để điều khiển phun nhiên liệu và phục vụ cho công tác chẩn đoán.
- Transistor hay còn gọi là bóng công suất: nhận tín hiệu IGT do ECU phát ra để ngắt dòng sơ cấp trong bôbin một cách ngắt đoạn.
- Bôbin: biến đổi nguồn điện có hiệu điện thế thấp (12V hoặc 24V) thành xung điện áp cao từ 15KV÷40KV.
- Bugi: là nơi xuất hiện tia lửa cao áp để đốt cháy hòa khí.
2.3.1 CÁC CẢM BIẾN
2.3.1.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu (G) và tốc độ động cơ (NE)
Trong hệ thống đánh lửa lập trình, tín hiệu NE và tín hiệu cảm biến gió là hai tín hiệu chính quyết định thời điểm đánh lửa sớm cơ bản. Tín hiệu G xác định tín hiệu đánh lửa. Để xác định tín hiệu G và NE mỗi hãng lại có những cách khác nhau nhưng đề dựa trên 3 loại cảm biến sau.
a. Cảm biến từ điện
Nguyên lý chung:
Cảm biến từ điện chia làm hai loại: loại nam châm đứng yên và loại nam châm quay.
Loại nam châm đứng yên
Cảm biến bao gồm một rotor có số cánh phát xung tương ứng với số xylanh động cơ (cũng có loại 1 ,2 hoặc 3 cánh phát xung), một cuộn dây quấn quanh một lõi sắt từ ghép với một thanh nam châm vĩnh cửu. Cuộn dây và lõi sắt được đặt cách các cánh phát xung của rotor một khe nhỏ (0,2 0,4mm) và được cố định trên vỏ bộ chia điện. Khi rotor quay, các cánh phát xung lần lượt tiến lại gần và lùi ra xa cuộn phát xung.

Hình 2.45: Cảm biến từ điện loại nam châm đứng yên
Khi cánh phát xung ở vị trí như hình 2.46a , điện áp trên cuộn phát xung bằng 0. Khi cánh phát xung tiến lại gần cực từ của lõi thép, khe hở giữa cánh phát xung và lõi thép giảm dần và từ trường mạnh dần lên. Sự biến thiên của từ thông xuyên qua cuộn phát xung sẽ tạo ra sức điện động e ( hình 2. 46 b).

Trong đó:
- k : hệ số phụ thuộc chất liệu từ của lõi thép và khe hở giữa lõi thép và cánh phát xung.
- : số vòng dây cuốn trên lõi thép từ.
- n : tốc độ quay của rotor.
- : độ biến thiên của từ thông trong lõi thép từ.
Khi cánh phát xung của rotor đối diện với lõi thép, độ biến thiên của từ trường bằng 0 và sức điện động trong cuộn phát xung nhanh chóng giảm về 0 ( hình 2.46 C).
Khi cánh phát xung đi xa lõi thép ( hình 2.46 D), từ thông qua lõi thép giảm dần và sức điện động xuất hiện trong cuộn phát xung có chiều ngược lại (xung âm).
Ở chế độ khởi động, sức điện động phát ra rất nhỏ, chỉ vào khoảng 0,5 (V). Ở tốc độ cao lên khoảng vài chục V.

Hình 2.46 : Vị trí tương đối của rotor và cuộn dây nhận tín hiệu.

Hình 2.47 : Nguyên lý làm việc của cảm biến từ điện loại nam châm đứng yên.
Hình 2.47 mô tả quá trình biến thiên của từ thông lõi thép và xung điện áp ở hai đầu ra của cuộn phát xung. Xung này có dạng nhọn.
Loại nam châm quay.
Đối với loại này, nam châm được gắn trên rotor, còn cuộn phát xung được quấn quanh một lõi thép và cố định trên vỏ bộ chia điện. Khi nam châm quay, từ thông xuyên qua cuộn phát xung biến thiên tạo nên một sức điện động trong cuộn phát xung. Do từ thông qua cuộn phát xung đổi dấu nên sức điện động sinh ra trong cuộn phát xung lớn. Ở chế độ cầm chừng, tín hiệu điện áp ra khoảng 2(V) . Xung điện áp có dạng trên hình 2.48.

Hình 2.48: Cảm biến từ điện loại nam châm quay cho loại động cơ 8 xylanh.
1 . Rotor nam châm ; 2. Lõi thép từ ; 3.Cuộn phát xung.

Các kiểu cảm biến từ điện:
Cảm biến từ điện chia làm 3 kiểu: kiểu đặt trong bộ chia điện, kiểu đặt ở đầu trục cam và kiểu tách rời
Kiểu lắp trong bộ chia điện

Hình 2.49: Kiểu đặt trong bộ chia điện
Đối với kiểu này cảm biến vị trí trục khủy (G) và tốc độ động cơ (NE) đều được đặt trong bộ chia điện. Số lượng cánh phát xung của rotor và số lượng cuộn phát xung khác nhau tùy loại động cơ. Sau đây là kết cấu và hoạt động của bộ cảm biến G và NE tiêu biểu của dòng TOYOTA.
Tín hiệu G
Tín hiệu G báo cho ECU biết góc trục quay trục khuỷu, để xác định thời điểm đánh lửa so với điểm chết trên (TDC) của mỗi xylanh.
Các bộ phận để tạo tín hiệu này bao gồm:
- Rotor tín hiệu G có 4 cánh phát xung, được gắn vào trục của bộ chia điện và quay 1 vòng khi trục khuỷu quay 2 vòng.
- Cuộn phát xung G, được lắp vào bên trong vỏ của bộ chia điện.

Rotor có 4 cánh phát xung và kích hoạt cuộn phát xung 4 lần trong mỗi vòng quay trục bộ chia điện, tạo ra tín hiệu dạng sóng như hình vẽ. Từ tín hiệu này, ECU nhận biết được piston nào gần điểm chết trên (TDC).
Tín hiệu NE
Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để nhận biết tốc độ động cơ. Tín hiệu NE được sinh ra trong cuộn phát xung nhờ cánh phát xung giống như khi tạo ra tín hiệu G. Chỉ có sự khác biệt duy nhất là rotor cảm biến NE có 24 cánh phát xung. Nó kích hoạt cuộn phát xung 24 lần trong một vòng quay của trục bộ chia điện (tương ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu động cơ), tạo ra tín hiệu dạng sóng như hình vẽ. Từ các tín hiệu này, ECU động cơ nhận biết tốc độ đông cơ cũng như từng thay đổi 30¬¬¬¬0 một của góc quay trục khuỷu.

Các kiểu xung của cảm biến G và NE

Kiểu lắp ở đầu trục cam
Kết cấu và hoạt động của kiểu lắp ở đầu trục cam giống như kiểu lắp trong bộ chia điện.

Hình 2.52 : Kiểu lắp ở trục cam.

Kiểu lắp trên trục cam và trục khuỷu
So với các loại khác, cảm biến G và NE loại tách rời khác về vị trí lắp đặt của cảm biến, như trong hình vẽ. Tuy nhiên, chức năng cơ bản là giống nhau. Chuyển động quay của cánh phát xung G trên trục cam và cánh phát xung NE trên trục khuỷu làm thay đổi khe hở không khí giữa các cánh phát xung và cuộn phát xung. Sự thay đổi khe hở không khí tạo ra sự biến thiên của từ trường trong cuộn phát xung làm xuất hiện các xung G và NE theo nguyên lý cảm ứng từ điện đã nêu trên.

Hình 2.53: Cảm biến G và NE loại tách rời
Cảm biến vị trí trục cam (G)

Hình 2.54:Cảm biến vị trí trục cam (G) và xung tín hiệu
Trên trục cam đối diện với cuộn phát xung của cảm biến vị trí trục cam có các cánh phát xung. Số cánh phát xung là 1 hoặc 3 hoặc một số khác tùy theo kiểu động cơ ( trong hình vẽ có 3 cánh phát xung).
Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE)

Hình 2.55: Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE) và xung tín hiệu
Trên trục khuỷu đối diện với cuộn phát xung của cảm biến vị trí trục khuỷu có một rotor với 34 cánh phát xung chia đều trên chu vi và một khu vực có hai cánh khuyết. Khu vực có 2 cánh khuyết này có thể được sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu nhưng nó không thể xác định xem đó là điểm chết trên (TDC) của chu kỳ nén hoặc của kỳ xả. ECU động cơ kết hợp tín hiệu NE và tín hiệu G để xác định đầy đủ và chính xác góc của trục khuỷu. Ngoài loại này, một số bộ cảm biến có rotor với 12, 24 cánh phát xung.. , nhưng độ chính xác của việc phát hiện góc của trục khuỷu sẽ thay đổi theo số cánh phát xung. Ví dụ: loại có 12 cánh phát xung có độ chính xác về phát hiện góc trục khuỷu là 300.
b. Cảm biến quang điện
Nguyên lý chung
Cảm biến quang bao gồm hai loại, khác nhau chủ yếu ở phần tử cảm quang :
- Loại sử dụng một cặp LED - photo transistor.
- Loại sử dụng một cặp LED – photo diode.
Phần tử phát quang (LED – lighting emission diode)và phần tử cảm quang (photo transistor hoặc photo diode ) được đặt trong một cụm bao kín (có thể là bộ chia điện hoặc cảm biến trục cam). Đĩa cảm biến được gắn vào trục và có số rãnh tùy theo loại động cơ.
Điểm đặc biệt của hai loại phần 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 dòng ánh sáng.

Hình 2.56 : Nguyên lý làm việc của cảm biến quang
Khi đĩa cảm biến quay, dòng ánh sáng ra từ LED sẽ bị ngắt quãng làm phần tử cảm quang dẫn - ngắt liên tục, tạo ra các xung vuông.
Hình dạng và vị trí của các lỗ trên đĩa cảm biến sẽ quyết định biên dạng xung, tùy hệ thống đánh lửa mà người ta thiết kế đĩa có các kiểu xẻ rãnh khác nhau:

Hình 2.57: Hình dạng đĩa cảm biến và xung tín hiệu
a : đĩa cảm biến và hai xung đơn NE và G
b : đĩa cảm biến và xung kép NE và TDC
Các kiểu cảm biến quang
Kiểu lắp trong bộ chia điện

Hình 2.58: Cảm biến quang lắp trong bộ chia điện

Kiểu lắp ở đầu trục cam

Hình 2.59: Cảm biến quang lắp ở đầu trục khuỷu
c. Cảm biến Hall
Hiệu ứng Hall
Một tấm bán dẫn loại n có khích thước như hình vẽ được đặt trong từ trường đều B sao cho vector cường độ từ trường vuông góc với bề mặt của tấm bán dẫn ( hình 2.59 ) . Khi cho dòng điện Iv đi qua tấm bán dẫn có chiều từ trái qua phải , các hạt điện tử dịch chuyển với tốc độ trong tấm bán dẫn sẽ bị tác dụng bởi lực Lawrence là tích có hướng của hai vector và có chiều hướng từ dưới lên trên.
=q .
Vector vuông góc với vector ta có thể viết:
FL = q.B.v
Trong đó: q là điện tích của hạt.
Như vậy, dưới tác dụng của lực Lawrence, các hạt điện tử sẽ bị dịch lên phía trên của tấm bán dẫn khiến giữa hai bề mặt A1 và A2 xuất hiện hai lớp điện tích trái dấu. Sự xuất hiện hai lớp điện tích trái dấu này tạo ra một điện trường E giữa hai bề mặt A1và A2, ngăn cản quá trình dịch chuyển của các hạt điện tử, do chúng bị tác dụng bởi lực Coulomb Fc.
Fc= q.E
Khi đạt trạng thái cân bằng, giữa hai bề mặt A1 và A2 của tấm bán dẫn sẽ xuất hiện một hiệu điện thế ổn định UH
Khi cân bằng ta có:
FL = FC
 q. E = q.B.v
 E = B.v
 = B.v
 UH = B.v.a (2.1)
Từ định nghĩa cường độ dòng điện ta có :
Iv = j.S
Iv = q..v.a.d
 v = (2.2)
Trong đó:
- j : vectơ mật độ dòng điện.
-  : mật độ của hạt điện tử.
- d : bề dầy của tấm bán dẫn.
- a : chiều cao của tấm bán dẫn.
Thế (2.2) vào (2.1) ta được:

Điện áp UH chỉ vào khoảng vài trăm mV. Nếu dòng điện Iv được giữ không đổi thì khi thay đổi từ trường B, điện thế UH sẽ thay đổi. Sự thay đổi từ trường làm thay đổi điện áp UH tạo ra các xung điện áp được ứng dụng trong cảm biến Hall. Hiện tượng vừa trình bày trên được gọi là hiệu ứng Hall (tên của người đã khám phá ra hiện tượng này).
Dựa vào hiệu ứng Hall người ta chế tạo ra cảm biến Hall với các kiểu lắp trong bộ chia điện hoặc lắp ở đầu trục cam, trục khủy và trên đầu bánh đà. Ngoài ra còn được dùng để chế tạo cảm biến chân ga, cảm biến bướm ga, cảm biến tốc độ ô tô .v.v.
Để tạo ra cảm biến Hall người ta phải chế tạo IC Hall đó là một mạch IC tổ hợp gồm mạch ổn áp 5(V), mạch khếch đại tín hiệu Hall và mạch biến đổi xung đầu ra.
Hình 2.61: Cấu tạo của cảm biến Hall

Để chế tạo 1 cảm biến Hall lắp trong bộ chia điện thì IC Hall được gắn vào một khung dẫn từ và một nam châm vĩnh cửu cũng được gắn vào khung dẫn từ đối diện với IC Hall cách nhau một khe hở đủ để cánh chắn từ (cánh phát xung) quay.
Khảo sát hoạt động của cảm biến Hall

Hình 2.62: Hoạt động của cảm biến Hall
Ta xét hai vị trí làm việc của cánh chắn từ
- Khi cánh chắn từ không nằm trong khe hở giữa IC Hall và nam châm, từ trường sẽ xuyên qua khe hở tác động lên IC Hall là xuất hiện điện áp Hall UH điều khiển Transistor, làm Transistor dẫn. Kết quả là trên đường dây tín hiệu Vout điện áp sẽ giảm xuống 0(V).
- Khi cánh chắn từ nằm giữa khe hở giữa IC Hall và nam châm từ trường bị cánh chắn xung khép kín, không tác động lên IC Hall làm Transistor ngắt, tín hiệu điện áp ở ngõ ra Vout là 5(V).
Xung của cảm biến Hall gửi về ECU có dạng xung vuông (hình 2.63).

Hình 2.63: Dạng xung của cảm biến Hall
Các kiểu cảm biến Hall
Kiểu lắp trong bộ chia điện

Kiểu lắp trên trục cam, trục khuỷu

Hình 2.65: Cảm biến Hall lắp trên trục khuỷu

2.3.1.2 Cảm biến khí nạp

Cảm biến khí nạp được sử dụng để phát hiện khối lượng hoặc thể tích không khí nạp.
Tín hiệu khối lượng hoặc thể tích không khí nạp được ECU sử dụng để tính toán lượng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Cảm biến lưu lượng khí nạp chủ yếu được chia thành 2 loại : đo lưu lượng với thể tích dòng khí (cánh trượt, Karman..) và đo lưu lượng bằng khối lượng dòng khí (dây nhiệt).
a. Cảm biến kiểu cánh trượt

Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt được sử dụng trên hệ thống L- Jetronic để nhận biết thể tích gió nạp đi vào xylanh động cơ. Nó là một trong những cảm biến quan trọng nhất. Tín hiệu thể tích gió được sử dụng để tính toán lượng xăng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản. Hoạt động của nó dựa vào nguyên lý dùng điện áp kế có điện trở thay đổi kiểu trượt.

Cấu tạo, nguyên lý hoạt dộng

Bộ đo gió kiểu trượt bao gồm cánh đo gió được giữ bằng 1 lò xo hoàn lực, cánh giảm chấn, buồng giảm chấn, cảm biến không khí nạp, vít chỉnh cầm chừng, mạch rẽ phụ, điện áp kế kiểu trượt được gắn đồng trục với cánh đo gió và một công tắc bơm xăng.
Lượng gió vào động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào vị trí cánh bướm ga và tốc độ động cơ. Khi gió nạp đi qua bộ đo gió từ lọc gió nó sẽ mở dần cánh đo. Khi lực tác động lên cánh đo cân bằng với lực lò xo thì cánh đo sẽ đứng yên. Cánh đo và điện áp kế được thiết kế đồng trục nhằm mục đích chuyển góc mở cánh đo gió thành tín hiệu điện áp nhờ điện áp kế.
Có hai loại cảm biến đo gió kiểu cánh trượt chỉ khác nhau về bản chất mạch điện.
Loại 1

Hình 2.69: Cảm biến đo gió loại điện áp tăng
Điện áp VS tăng khi lượng khí nạp tăng, chủ yếu dùng cho loại L-Jetronic đời cũ. Loại này được cung cấp điện áp ắc quy 12 (V) tại đầu VB. VC có điện áp không đổi nhưng nhỏ hơn điện áp ở đầu VS tăng theo góc mở của cánh đo.
ECU so sánh điện áp ắc quy (VB) với độ chênh điện áp giữa VC và VS để xác định lượng gió nạp theo công thức:

Trong đó: G là lượng gió nạp.
Nếu cực VC bị đoản mạch lúc đó G tăng ECU điều khiển lượng phun cực đại , bất chấp sự thay đổi tín hiệu VS. Điều này có nghĩa là : khi động cơ ở cầm chừng, nhiên liệu phun được phun quá nhiều và động cơ sẽ bị ngộp xăng dẫn tới ngưng hoạt động.
Nếu cực VS bị đoản mạch VC sẽ luôn cực đại làm cho G giảm lúc này ECU sẽ điều khiển lượng phun nhiện liệu giảm đi mặc dù có sự thay đổi tín hiệu VS.
Loại 2
Điện áp VS giảm khi lượng khí nạp tăng. Loại này ECU sẽ cung cấp điện áp 5(V) đến cực VC. Điện áp ra VS thay đổi và giảm theo góc mở của cánh đo.

Hình 2.70: Cảm biến đo gió loại điện áp giảm
b. Cảm biến đo gió loại xoáy lốc Karman
Các cảm biến loại này dựa trên hiện tượng vật lý sau:
Khi cho dòng khí đi qua một vật thể cố định khó chảy vòng thì phía sau nó sẽ xuất hiện sự xoáy lốc thay đổi tuần hoàn được gọi là sự xoáy lốc Karman . Đối với 1 ống dài vô tận có đường kính d, quan hệ giữa tần số xoáy lốc f và tốc độ dòng chảy V được xác định bởi số Struhall:

Trong hiệu ứng Karman nêu trên, số Struhall không đổi trong dải rộng của các số Reinnolds, nên vận tốc dòng chảy hay lưu lượng khí đi qua tỷ lệ thuận với dòng xoáy f và có thể xác định V bằng cách đo f.

Lý thuyết về sự xoáy lốc khi dòng khí đi ngang qua vật cản đã được đưa ra bởi Struhall từ năm 1878. Nhưng mãi đến năm 1934, dụng cụ đo đầu tiên dựa trên lý thuyết này mới được chế tạo.Ngày nay có rất nhiều sáng chế trong lĩnh vực này được ứng dụng để đo lượng khí nạp trong hệ thống điều khiển phun xăng.

Karman kiểu quang
Là loại cảm biến đo lưu lượng gió kiểu quang đo trực tiếp thể tích khí nạp. So với kiểu trượt, nó có ưu điểm là nhỏ gọn và nhẹ hơn. Ngoài ra, cấu trúc đường ống đơn giản sẽ giảm lực cản trên đường ống nạp.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
Cảm biến Karman quang có cấu tạo như trên hình 2.71 , bao gồm một trụ đứng đóng vai trò của bộ tạo dòng xoáy, ở giữa dòng khí nạp. Khi dòng khí đi qua, sự xoáy lốc sẽ được hình thành phía sau bộ tạo xoáy còn gọi là các dòng xoáy Karman.

Các dòng xoáy Karman đi theo rãnh hướng làm rung một gương mỏng được phủ nhôm làm thay đổi hướng phản chiếu từ đèn Led đến Photo-transistor. Như vậy, tần số đóng mở của transistor này sẽ thay đổi theo lưu lượng khí nạp, tần số f được xác định bởi công thức sau:

Trong đó:
- V : vận tốc dòng khí
- D : đường kính ống
- S : số struhall ( S=0,2 đối với cảm biến này)
Căn cứ vào tần số f, ECU xác định thể tích tương ứng của không khí đi vào các xylanh, từ đó tính ra lương xăng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Khi lượng gió vào ít tấm gương rung ít và photo-transistor sẽ đóng mở tần số f thấp. Ngược lại, khi lượng gió vào nhiều, gương rung nhanh và tần số f cao.

Hình 2.72 :Cấu tạo và dạng xung loại Karman

Mạch điện:

Hình 2.73 : Mạch điện đo gió kiểu Karman quang

Karman kiểu siêu âm
Bộ đo gió kiểu Karman kiểu siêu âm được sử dụng chủ yếu trên se của các hãng: Misubishi, Huyndai… có cấu trúc tạo xoáy tương tự loại quang nhưng việc đo tần số xoáy lốc được thực hiện thông qua sóng siêu âm. Nó bao gồm các bộ phận sau:
- Lỗ định hướng : phân bố dòng khí đi vào.
- Cục tạo xoáy : tạo dòng xoáy lốc Karman.
- Bộ khếch đại : tạo ra sóng siêu âm.
- Bộ phát sóng : phát các sóng siêu âm.
- Bộ nhận sóng : nhận các sóng siêu âm.
- Bộ điều chỉnh xung: chuyển đổi các sóng siêu âm đã nhận được thành các xung điện dạng số.

Hình 2.74: cấu tạo cảm biến đo gió Karman kiểu siêu âm
Phương pháp đo gió
Khi dòng khí đi qua cục tạo xoáy dạng cột với mặt cắt hình tam giác, nó sẽ tạo ra hai dòng xoáy ngược chiều nhau: một dòng theo chiều kim đồng hồ và dòng kia ngược chiều kim đồng hồ (dòng xoáy Karman). Tần số xuất hiện dòng xoáy tỉ lệ thuận với lưu lượng khí nạp tức phụ thuộc vào độ mở của cánh bớm ga.

Hình 2.75: Cánh tạo xoáy lốc.
Khi không có dòng khí đi qua thì cục tạo xoáy không thể phát ra dòng xoáy Karman, vì thế sóng siêu âm được lan từ bộ phận phát sóng (loa) đến bộ phận nhận sóng (mirco) trong một thời gian cố định T được dùng làm thời gian chuẩn để so .

Hình 2.76 : bộ phát sóng và dạng xung
Sóng siêu âm khi gặp dòng xoáy theo chiều kim đồng hồ đi qua sẽ truyền đến bộ phận nhận nhanh hơn tức thời gian để sóng siêu âm đi qua đường kính d của ống nạp T1 ngắn hơn thời gian tiêu chuẩn T.

Trong trường hợp sóng siêu âm gặp dòng xoáy ngược chiều kim đồng hồ, thời gian để bộ nhận sóng nhận được tín hiệu từ bộ phát là T2 lớn hơn thời gian chuẩn T .
Như vậy, khi không khí đi vào xylanh, do các dòng xoáy thuận và ngịch chiều kim đồng hồ liên tục đi qua giữa bộ phát và bộ nhận nên thời gian đo sẽ được thay đổi. Cứ mỗi lần thời gian sóng truyền thay đổi từ T2 đến T, bộ chuyển đổi phát ra một xung vuông.
Khi gió vào nhiều sự thay đổi về thời gian sẽ nhiều hơn và bộ điều chỉnh phát xung sẽ phát ra xung vuông với tần số lớn hơn. Ngược lại, khi gió vào ít, ECU nhận được cá xung vuông có mật độ thưa hơn. Như vậy thể tích gió đi vào đường ống nạp tỷ lên thuận với tần số phát xung của bộ điều chỉnh.

Hình 2.77 : Xung ra của bộ đo gió Karman siêu âm thay đổi theo lưu lượng khí nạp
Mạch điện:

Hình 2.78 : Mạch điện cảm biến đo gió Karman siêu âm

c. Cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt

Hình 2.79: cảm biến đo gió loại dây nhiệt

Nguyên lý của bộ cảm biến loại dây nhiệt dựa trên sự phụ thuộc của năng lượng nhiệt W thoát ra từ một linh kiện được nung nóng bằng điện ( phần tử nhiệt) như : dây nhiệt, màng nhiệt, điện trở nhiệt được đặt trong dòng khí nạp vào khối lượng gió G đi qua và được tính theo công thức sau:

Trong đó:
- K : là hằng số tỷ lệ.
- : chênh lệch nhiệt độ giữa phần tử nhiệt và dòng khí
- n : hệ số phụ thuộc vào đặc tính trao đổi nhiệt giữa phần tử nhiệt và môi trường.
Sơ đồ cảm biến đo gió dây nhiệt loại nhiệt độ không đổi được trình bày trên (hình 2.79.)

Điện trở RH (được nung nóng) và điện trở bù nhiệt RK (là bằng Palatin) được mắc vào hai nhánh của cầu Wheatstone. Cả hai điện trở này điều được đặt trên đường ống nạp. Khi nối các ngõ vào của khuếch đại thuật toán 1 ( OP-AMP) với đường chéo của cầu , OP- AMP1 sẽ giữ cho cầu luôn được cân bằng (có nghĩa là VA-VB =0) bằng cách điều khiển transistor T1 và T2, làm thay đổi cường độ dòng điện chảy qua cầu.
Như vậy, khi có sự thay đổi lượng không khí đi qua, giá trị điện trở đo RH thay đổi làm cho cầu mất cân bằng, OP-AMP1 điều chỉnh dòng qua cầu giữ cho giá trị RH không đổi và cầu sẽ cân bằng với bất cứ tốc độ vào của dòng không khí. Tín hiệu điện áp ra của mạch đo được lấy từ R2 có hệ số nhiệt điện trở rất nhỏ, do đó tỷ lệ thuận với dòng điện đi qua nó. Tính hiệu này sau khi đi qua cầu phân thế gồm R3 và R4 được đưa đến OP- AMP2 giữ chức năng chuyển phát. Điện trở R4 dùng để điều chỉnh điện áp ở ngõ ra.
Việc xác lập khoảng chênh lệch nhiệt độ t giữa phần tử nhiệt RH và nhiệt độ dòng khí được điều chỉnh bởi RB. Nếu t càng lớn thì độ nhạy của cảm biến càng tăng.

Hình 2.81 : Sự phụ thuộc của điện áp ngõ ra vào khối lượng khí nạp ở các mức chênh lệch nhiệt độ khác nhau
Khi nhiệt độ không khí nạp thay đổi sẽ dẫn tới sự thay đổi t. Vì vậy, vấn đề cân bằng nhiệt được thực hiện bởi RK mắc ở một nhánh khác của cầu Wheatstone. Thông thường trong các mạch tỷ lệ RH : RK= 1: 10.
Trong quá trình làm việc, mạch điện tử luôn giữ cho sự chênh lệch nhiệt độ giữa dây nhiệt và dòng không khí vào khoảng 1500C. Để làm sạch điện trở nhiệt (bị bẩn ..) trong một số ECU dùng cho động cơ có phân khối lớn, với số xylanh Z 6 còn có mạch nung dây nhiệt trong vòng 1s, đưa nhiệt độ từ 1500C lên 10000C sau khi tắt công tắc máy, trong trường hợp động cơ đã chạy trên 1500 vòng/ phút, tốc độ xe trên 20Km/h và nhiệt độ nước dưới 150oC (Nissan). Theo số liệu của một số hãng, độ ẩm của không khí gần như không ảnh hưởng đến độ chính xác của cảm biến. Trên cảm biến hãng Hitachi, cảm biến đo gió loại dây nhiệt thường được đặt trên mạch gió rẽ, song song với đường gió chính nhờ vậy mà hoạt động của cảm biến ít phụ thuộc vào sự rung động của dòng khí.
Khi thiết kế cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt, đặt trên đường ống nạp của động cơ cần lưu ý những đặc điểm sau :
-Cảm biến bị tác động bởi dòng khí trong đường ống nạp,bất kỳ từ hướng nào nên tăng sự sai số khi có sự xung động của dòng khí.
-Trên các chế độ chuyển tiếp của động cơ ( tăng tốc, giảm tốc..), do cảm biến có độ nhạy cao nên có thể xảy ra trường hợp không ăn khớp giữa tín hiệu báo về ECU và lượng không khí thực tế đi vào buồng đốt. Điều đó sẽ xảy ra nếu không tính đến vị trí lắp đặt của cảm biến và các quá trình khí động học trên đường ống nạp, sẽ làm trễ dòng khí khi tăng tốc độ đột ngột.
-Cảm biến đo gió kiểu nhiệt đo trực tiếp khối lượng không khí nên ECU không cần mạch hiệu chỉnh hòa khí theo áp suất khí trời trong trường hợp xe chạy ở cùng núi cao.
-Vít chỉnh CO trên cảm biến không nằm trên đường gió chính mà là biến trở gắn trên mạch điện tử.
-Trên một số xe, cảm biến đo gió kiểu nhiệt được kết hợp với kiểu xoáy Karman. Khi dòng không khí đi qua vật tạo xoáy, sự xoáy lốc của không khí sẽ ảnh hưởng đến nhiệt độ dây nhiệt theo tần số xoáy lốc. Tần số này tỷ lệ thuận với lượng không khí và được đưa về ECU xử lý để tính lượng xăng tương ứng và góc đánh lửa sớm cơ bản .
d. Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp
Khác với L-Jectronic , hệ thống phun xăng loại D-Jectronic lượng khí nạp đi vào xylanh được xác định gián tiếp thông qua cảm biến đo áp suất tuyệt đối đường ống nạp. Khi tải thay đổi, áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp sẽ thay đổi và MAP sensor sẽ chuyển thành tín hiệu điện áp báo về ECU để tính ra lượng không khí đi vào xylanh. Sau đó, dựa vào giá trị này, ECU sẽ điều khiển thời gian mở kim phun và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
Loại cảm biến này dựa trện nguyên lý cầu Wheatstone. Mạch cầu Wheatstone được sử dụng trong thiết bị nhằm tạo ra một điện áp phù hợp với sự thay đổi điện trở.Cảm biến bao gồm 1 tấm silicon nhỏ hay gọi là màng ngăn dày hơn ở hai mép ngoài ( khoảng 0,25 mm) và mỏng ở giữa (khoảng 0,025 mm). Hai mép được làm kín
cùng với mặt trong của tấm silicon tạo thành buồng chân không trong cảm biến. Nặt ngoài tấm silicon tiếp xúc với áp suất đường ống nạp. Hai mặt của tấm silicon được phủ thạch anh để tạo thành điện trở áp điện .
Khi áp suất đường ống nạp thay đổi, gia trị của điện trở áp điện sẽ thay đổi. Các điện trở áp điện được nối thành cầu Wheatstone . Khi màng ngăn không bị biến dạng ( tương ứng với trường hợp động cơ chưa hoạt động hoặc tải lớn) tất cả bốn điện trở áp điện đều có giá trị bằng nhau và lúc đó không có sự chênh lệch điện áp giữa hai đầu cầu. Khi áp suất đường ống nạp giảm, màng silicon bị biến dạng dẫn đến giá trị điện trở áp điện cũng bị thay đổi và làm mất cân bằng cầu Wheatstone. Kết quả là giữa hai đầu cầu sẽ có sự chênh lệch điện áp và tín hiệu này được khếch đại để điều khiển mở Transistor ở ngõ ra của cảm biến có cực C treo. Độ mở của transistor phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp dẫn tới sự thay đổi điện áp báo về ECU.

Mạch điện:

Hình 2.84 :Mạch điện và đường đặc tuyến của CB áp suất đường ống nạp
Hiện nay trên các ô tô, tồn tại 2 loại cảm biến đo áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp khác nhau về tín hiệu đầu ra: điện áp ( TOYOTA, HONDA, DAEWOO,GM, CHRYSLER…) và tần số (FORD). Ở loại MAP điện áp , giá trị điện áp thấp nhất (lúc cánh bướm ga đóng hoàn toàn ) và giá trị cao nhất (lúc toàn tải ) cũng phụ thuộc vào loại xe, gây khó khăn cho việc lắp lẫn.
2.3.1.3 Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bớm ga được lắp ở trên trục cánh bướm ga . Cảm biến này đóng vai trò chuyển vị trí góc mở cánh bớm ga thành tín hiệu điện áp đến ECU.
Tín hiệu cầm chừng (IDL) dùng để điều khiển phun nhiên liệu khi động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng cũng như hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa.
Tín hiệu toàn tải (PSW) dùng để tăng lượng xăng phun ở chế độ toàn tải để tăng công suất động cơ. Trên một số xe, cảm biến vị trí bướm ga còn giúp ECU điều khiển hộp số tự động.
Có nhiều loại cảm biến vị trí bớm ga , tùy theo yêu cầu và thiết kế trong các đời xe thường có các loại sau:
a. Cảm biến vị trí bướm ga loại công tắc

Cấu tạo
- Một cần xoay đồng trục với cánh bướm ga.
- Cam dẫn hướng xoay theo cần.
- Tiếp điểm di động di chuyển dọc theo rãnh của cam dẫn hướng
- Tiếp điểm cầm chừng.
- Tiếp điểm toàn tải.
Hình 2.85 : Cảm biến vị trí bớm ga loại công tắc
Hoạt động
- Ở chế độ cầm chừng : khi cánh bớm ga đóng ( góc mở <50) thì tiếp điểm di động sẽ tiếp xúc với tiếp điểm cầm chừng và gửi tín hiệu điện áp thông báo cho ECU biết động cơ đang hoạt động ở mức cầm chừng. Tín hiệu này dùng để cắt nhiên liệu khi động cơ giảm tốc đột ngột
- Ở chế độ tải lớn: Khi cánh bướm ga mở 500-700 ( tùy từng loại động cơ) so với vị trí đóng hoàn toàn, tiếp điểm di động tiếp xúc với tiếp điểm toàn tải và gửi tín hiệu điện áp để báo cáo cho ECU biết tình trạng tải lớn của động cơ.
Mạch điện :
Loại âm chờ
Điện áp 5 V đi qua một biến trở trong ECU đưa đến cực IDLvà cực PSW. Ở chế độ cầm chừng điện áp từ cực IDL qua công tắc tiếp xúc IDL về mass. Ở vị trí toàn tải điện áp từ cực PSW qua công tắc PSW về mass.

Loại dương chờ

Hình 2.87: Mạch điện cảm biến cị trí bướm ga loại dương chờ

b. Cảm biến vị trí bướm ga loại biến trở
Loại này cấu tạo gồm hai con trượt, ở mỗi đầu con trượt được thiết kế những tiếp điểm cho tín hiệu cầm chừng và tín hiệu góc mở bướm ga, có cấu tạo như hình 2.88.

Mạch điện
Một điện áp không đổi 5 V từ ECU cung cấp đến cực VC. Khi cánh bướm ga mở, con trượt trượt dọc theo điện trở và tạo ra điện áp tăng dần của cực VTA tương ứng với góc mở của bướm ga. Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, tiếp điểm cầm chừng nối cực IDL với cực E2. Trên đa số các xe, trừ Toyota cảm biến bướm ga loại biến trở chỉ có 3 dây VC, VTA và E2 mà không có dây IDL.

Một số loại cảm biến vị trí cánh bướm ga có thêm các giắc phụ

Cảm biến vị trí bướm ga có thêm vị trí tay số.
Trên xe có trang bị hộp số tự động, khi sang số cảm biến vị trí cánh bướm ga đồng thời bật sang vị trí L1, L2, L3 tương ứng với các vị trí tay số. Tín hiệu này được gửi về ECU để điều chỉnh lượng xăng phun phù hợp với chế độ tải.

Cảm biến có công tắc ACC1 và ACC2.
Đối với loại cảm biến có công tắc ACC1 và ACC2 . Khi động cơ tăng tốc ở các chế độ khác nhau, tín hiệu từ hai vị trí công tắc này được gửi về ECU điều chỉnh lượng xăng phun đáp ứng được quá trình tăng tốc của động cơ.

Cảm biến bướm ga có thêm công tắc cháy nghèo.

2.3.1.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Dùng để xác định nhiệt độ động cơ, có cấu tạo là một điện trở nhiệt hay là diode
Nguyên lý
Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhiện thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Nó được làm cật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm . Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm và ngược lại. Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có khác nhau. Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được gửi đến ECU trên nền tẳng cầu phân áp .

Hình 2.90: Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Trên sơ đồ hình 2.90 ta có : điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) tới cảm biến rồi chở về ECU về mass. Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự - số. Khi nhiệt độ động cơ thấp giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giả mã nhờ bộ vi sử lý để thống báo cho ECU biết động cơ đang lạnh. Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm khéo theo điện áp giảm, báo cho ECU biết là động cơ đang nóng.

Cấu tạo:

Hình 2.91: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
1. Đầu giắc ; 2 . Vỏ ; 3. Điện trở
Thường là trụ rỗng có ren ngoài bên trong có gắn một điện trở dạng bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm.

Ở động cơ làm mát bằng nước, cảm biến được gắn ở thân máy, gần gơm nước làm mát. Trong một số trường hơp cảm biến được lắp trên mắp máy.
2.3.1.5 Cảm biến tiếng gõ (KNK)
Cảm biến kích nổ thường được chế tạo bằng vật liệu áp điện. Nó được gắn trên thấn xylanh hoặc nắp máy để cảm nhận xung kích nổ phát sinh trong động cơ và gửi tín hiệu này đến ECU làm trễ thời điểm đánh lửa nhằm ngăn chặn hiện tượng kích nổ.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 2.94 : Cấu tạo cảm biến kích nổ.
1 . Đáy cảm biến; 2 . Tinh thể thạch anh
3 . Khối quán tính; 5. Nắp ; 6. Dây đan; 7. Đầu cảm biến

Hình 2.94: Đồ thị biểu diễn tần số kích nổ.
Thành phần áp điện trong cảm biến kích nổ được chế tạo bằng tinh thể thạch anh là những vật liệu khi có áp lực sẽ sinh ra điện áp. Phần tử áp điện được thiết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần số rung của động cơ có hiện tượng kích nổ để xảy ra hiện tượng cộng hưởng ( f=7 KHz).
Như vậy, khi có kích nổ, tinh thể thạch anh sẽ chịu áp lực lớn nhất và sinh ra một điện áp. Tín hiệu điện áp này có giá trị nhỏ hơn 2,4 V. Nhờ tín hiệu này, ECU nhận biết hiện tượng kích nổ và điều chỉnh góc đánh lửa sớm cho tới khi không còn kích nổ. ECU sau đó có thể chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại.
Mạch điện:

Hình 2. 95: Mạch điện cảm biến kích nổ.
2.3.2 BỘ XỬ LÝ ECU
2.3.2.1 Cấu tạo
a. Bộ nhớ
Bộ nhớ trong ECU chia làm 4 loại.
ROM read only memory).
Dùng lưu trữ thông tin thường trực. Bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được. Thông tin của nó đã được cài đặt sẵn . ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý và được lắp cố định trong mạch.
RAM ( random access memory)
Bộ nhớ truy suất ngẫu nhiên dùng để lưu trữ thông tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý. RAM có thể đọc và ghi các số liệu theo địa chỉ bất kỳ. RAM có hai loại:
- Loại RAM xóa được : bộ nhớ sẽ mất khi mất dòng điện cung cấp
- Loại RAM không xóa được : vẫn duy trì bộ nhớ khi tháo nguồn cung cấp. RAM lưu trữ thông tin về hoạt động của các cảm biến dùng cho hệ thống tự chẩn đoán.
PROM ( programmable read only memory)
Cấu trúc cơ bản giống như ROM nhưng cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ở nơi sử dụng chứ không phải nởi sản xuất như ROM. PROM cho phép sửa đổi chương trình điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau .

RAM ( keep alive memory)
RAM dùng để lưu trữ những thông tin mới (những hoạt động tạm thời) cung cấp đến bộ vi xử lý. RAM vẫn duy trì bộ nhớ khi động cơ ngừng hoạt động hoặc tắt công tắc máy. Nhưng nếu tháo nguồn cung cấp từ ắc quy tới ECU thì bộ nhớ RAM sẽ bị mất.
b. Bộ vi xử lý (microprocessor)
Bộ vi xử lý có chức năng tính toán và ra quyết định. Nó là bộ não của ECU.

Hình 2.96: Sơ đồ khối các hệ thống trong máy tính với microprocessor
c. Đường truyền – BUS
Chuyển các lệnh và số liệu trong máy tính theo 2 chiều:
ECU với những thành phần nêu trên có thể tồn tại dưới dạng một IC hoặc trên nhiều IC. Ngoài ra người ta thường phân loại máy tính theo độ dài từ các RAM (tính theo bit).
Ở những thế hệ đầu tiên, máy tính điều khiển động cơ dùng loại 4, 8 hoặc 16 bit phổ biến nhất là loại 4 và 8 bit. Máy tính 4 bit chứa rất nhiều lệnh vì nó thực hiện các lệnh logic tốt hơn. Tuy nhiên máy tính 8 bit làm việc tốt hơn với các phép đại số và chính xác hơn 16 lần so với loại 4 bit. Vì vậy, hiện nay để điều khiển các hệ thống khác nhau trên ô tô với tốc độ thực hiện nhanh và chính xác cao, người sử dụng máy 8 bit, 16 bit hoặc 32 bit.
2.3.2.2 Cấu trúc ECU
Ngày nay trên ô tô hiện đại có thể trang bị nhiều ECU điều khiển các hệ thống khác nhau. Cấu trúc của ECU được trình bày trên hình 2.74.
Bộ phận chủ yếu của nó là bộ vi xử lý (microprocessor) hay còn gọi là CPU ( controlprocessing unit), CPU lựa chọn các lệnh và sử lý từ bộ nhớ ROM và RAM chứa các chương trình và dữ liệu và ngõ vào ra (I/O) điều khiển nhanh số liệu từ các cảm biến và chuyển tín hiệu đã xử đến cơ cấu thực hiện. Sơ đồ cấu trúc CPU trên hình 2.75. Nó bao gồm cơ cấu đại số logic để tính toán dữ liệu, các bộ ghi nhận lưu trữ tạm thời dữ liệu và bộ điều khiển các chức năng khác nhau. Ở các CPU thế hệ mới, người ta thường chế tạo CPU, ROM, RAM trong một IC hay còn gọi là vi điều khiển.

Hình 2.98 :Cấu trúc CPU
Bộ điều khiển ECU hoạt động dựa trên cơ sở tín hiệu số nhị phân với điện áp cao biểu hiện cho số 1, điện áp thấp biểu hiện cho số 0.
Mỗi một số dạng 0 hoặc 1 gọi là bit. Mỗi dãy 8 bit sẽ tương đương 1 byte hoặc 1 từ. Byte này được dùng để biểu hiện cho một lệnh hoặc 1 mẫu thông tin.

2.3.2.3 Mạch giao tiếp ngõ vào, ra
a. Bộ điều khiển A/D (analog to digital converter)

Hình 2.99: Bộ chuyển đổi A/D
Dùng để chuyển các tín hiệu tương tự từ đầu vào với sự thay đổi điện áp trên các cảm biến nhiệt độ, bộ đo gió, cảm biến bướm ga thành các tín hiệu số để bộ vi xử lý hiểu được.
b. Bộ đếm (counter)
Dùng để đếm xung, ví dụ như từ cảm biến vị trí piston rồi gửi lượng đếm về bộ vi sử lý.

Hình 2.100: Bộ đếm
c. Bộ nhớ trung gian (buffer)
Dùng để chuyển tín hiệu xoay chiều thành tín hiệ sóng vuông dạng số, nó không giữ lượng đếm như trong bộ đếm. Bộ phận chính là một transistor sẽ đóng mở theo cực tính của tín hiệu xoay chiều.

Hình 2.101 : Bộ nhớ trung gian
d. Bộ khuếch đại (amplifier)
Một số cảm biến có tín hiệu rất nhỏ nên trong ECU thường có các bộ khuếch đại.

Hình 2.102: Bộ khuếch đại
e. Bộ ổn áp (voltage regulator)
Thông thường trong ECU có bộ ổn áp: 12V và 5V

Hình 2.103 :Bộ ổn áp
f. Giao tiếp ngõ ra
Tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý sẽ đưa đến các transistor công suất điều khiển relay, solenoid, motor… Các transistor này có thể được bố trí bên trong hoặc bên ngoài ECU.

Hình 2.104: Giao tiếp ngõ ra

2.3.3 CƠ CẤU CHẤP HÀNH
2.3.3.1 Bôbin
a. Cấu tạo và hoạt động chung của bôbin
Cấu tạo
Bôbin tạo ra điện áp đủ để phóng tia lửa điện qua khe hở giữa hai điện cực của bugi.
Cuộn sơ cấp và thứ cấp cuốn quanh lõi thép. Số vòng của cuộn thứ cấp lớn hơn cuộn sơ cấp khoảng 100 lần . một đầu của cuộn sơ cấp được nối với IC đánh lửa, còn một đầu của cuộn thứ cấp được nối với bougine . Đầu còn lại của các cuộn được nối với ắc quy.
Hình 2.105: Cấu tạo của bôbin
Hoạt động của bôbin
Khi xung IGT được gửi tới IC đánh lửa, dòng sơ cấp trong bôbin đi từ :ắc quy → cuộn sơ cấp → IC → mát. Kết quả là đường sức từ trường được tạo ra chung quanh cuộn dây và lõi thép.

Khi xung IGT mất, IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dòng điện chạy vào cuộn sơ cấp. Kết quả là từ thông của cuộn sơ cấp bắt đầu giảm. Vì vậy , tạo ra một sức điện động theo chiều ngược lại chống lại sự giảm của từ thông, thông qua hiện tượng tự cảm của cuộn sơ cấp và cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp.
Hiệu ứng tự cảm tạo ra 1 hiệu điện thế khoảng 500 V trong cuộn sơ cấp và hiêu ứng cảm ứng tương hỗ kèm theo của cuộn thứ cấp tạo ra một sức điện động khoảng 30KV. Sức điện động này làm xuất hiện tia lửa ở bugi. Dòng sơ cấp càng lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng nhanh thì hiệu điện thế thứ cấp càng lớn.

b. Một số kiểu bôbin tiêu biểu
Bôbin nằm ngoài bộ chia điện
Hình 2.107: Bôbin nằm ngoài bộ chia điện

Bôbin nằm trong bộ chia điện
Hình 2.108: Bôbin nằm trong bộ chia điện của hãng TOYOTA.
Bôbin ngồi trên bugi

Hình 2.109: Mỗi bôbin một bugi
Bôbin kép

Hình 2.110: Bôbin kép

2.3.3.2 Bugi
Bugi đóng vai trò rất quan trọng trong hoạt động của động cơ xăng. Đó là nơi xuất hiện tia lửa ban đầu để đốt cháy hòa khí, vì vậy, nó ảnh hưởng trục tiếp đến công suất của động cơ, lượng tiêu hao nhiên liệu cũng như độ ô nhiễm của khí thải. Do điện cực bugi trong buồng đốt nên điều kiện làm việc của nó rất khắc nghiệt : nhiệt độ ở kỳ cháy có thể lên đến 25000 C và áp suất đạt 50Kg/cm2 . Ngoài ra bugi còn chịu sự thay đổi đột ngột về áp suất lẫn nhiệt độ, các dao động cơ khí , sự ăn mòn hóa học và điện thế cao áp. Chính vì vậy, các hư hỏng trên động cơ xăng thường liên quan đến bugi.
a. Một số kiểu bugi điển hình
A Bugi có điện trở
Bugi có thể sinh ra nhiễu điện từ, nhiễu này có thể làm cho các thiết bị điện tử trục trặc. Loại bugi này có một điện trở gốm để ngăn chặn hiện tượng này.
B Bugi có đầu điện cực Platin
Loại bugi này sử dụng platin cho các điện cực giữa và điện cực nối mát. Nó có độ bền và khả năng đánh lửa tuyệt hảo.
C Bugi có đầu điện cực lirdium
Loại bugi này sử dụng hợp kim lirdium chó cá điện cực giữa và điện cực nối mát, nó có độ bền và khả năng đánh lửa tốt

A Bugi có nhiều điện cực
B Loại bugi có rãnh
C Bugi có điện cực lồi
1 . Điện trở
2 . Đầu platin của điện cực giữa.
3 . Đầu platin của điện cực nối mát.
4 . Đầu lridium của điện cực giữa.

Các điện cực tròn khó phóng điện, trong khi đó các điện cực vuông hoặc nhọn lại dễ phóng điện. Quá trình sử dụng lâu dài, các điện cực bị làm tròn đầu dần và trở lên 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. Chúng được gọi là các bugi có cực platin hoặc iridium.
b. Bugi nóng và bugi lạnh
Nhiệt độ tối ưu ở điện cực trung tâm của bugi khi tia lửa bắt đầu xuất hiện khoảng 400÷5000C, khi ở nhiệt độ này, các chất bám vào điện cực bugi như muội than sẽ tự bốc cháy (nhiệt độ tự làm sạch). Nếu nhiệt độ quá thấp (nhỏ hơn 3500C) muội than sẽ tích tụ trên bugi làm chập điện cực, dễ gây mất lửa khi khởi động cơ vào buổi sáng hoặc khi dư xăng. Nhiệt độ quá cao (lớn hơn 8000C) sẽ dẫn đến cháy sớm (chưa đánh lửa mà hòa khí đã bốc cháy) làm hư piston. Điều đó giải thích tại sao ở một số xe đời cũ, khi ta tắt công tắc máy (tức bugi không còn đánh lửa) mà động cơ vẫn nổ.
Để giữ được nhiệt độ tối ưu ở điện cực trung tâm của bugi, người ta thiết kế chiều dài phần sứ cách điện ở điện cực này khác nhau dựa vào điều kiện làm việc của động cơ, vì vậy bugi được chia làm hai loại: nóng và lạnh.
Nếu động cơ làm việc thường xuyên ở chế độ tải lớn hoặc tốc độ cao dẫn tới nhiệt độ buồng đốt cao, nên dùng bugi lạnh, với phần sứ ngắn để tản nhiệt nhanh. Ngược lại, nếu thường chạy xe ở tốc độ thấp và chở ít người, ta dùng bugi lạnh với phần sứ dài hơn. Trong trường hợp chọn sai bugi (bugi sẽ mau hư) ví dụ, dùng bugi nóng thay vào một động cơ đang dùng bugi lạnh, sẽ thấy máy yếu đi do cháy sớm, nhất là khi chạy ở tốc độ cao. Trong trường hợp ngược lại, bugi sẽ bám đầy muội than khi xe thường xuyên chạy ở tốc độ thấp, dễ gây mất lửa.
Nhiệt lượng do một bugi bức xạ ra thay đổi tùy theo hình dáng và vật liệu của bugi. Nhiệt lượng bức xạ đó được gọi là vùng nhiệt. Kiểu bugi phát xạ ra nhiều nhiệt được gọi là kiểu lạnh, bởi vì nó không bị nóng lên nhiều. Kiểu bugi phát xạ ít nhiệt được gọi là kiểu nóng vì nó giữ lại nhiệt. Ta có thể phân biệt giữa bugi nóng và bugi lạnh qua chỉ số nhiệt của bugi. Chỉ số (được ghi trên bugi) càng thấp thì bugi càng nóng và ngược lại. Vùng nhiệt thích hợp của bugi thay đổi tùy theo kiểu xe. Việc lắp một bugi có vùng nhiệt khác đi sẽ gây nhiễu cho nhiệt độ tự bén lửa. Để ngăn ngừa hiện tượng này, cần sử dụng kiểu bugi đã quy định để thay thế. Sử dụng bugi lạnh khi động cơ chạy với tốc độ và trọng tải thấp sẽ làm giảm nhiệt độ của điện cực và làm cho động cơ chạy không tốt. Sử dụng bugi nóng khi động cơ chạy với tốc độ và tải trọng cao sẽ làm cho nhiệt độ của điện cực tăng cao, làm chảy điện cực.

c. Cách đọc thông số trên bugi
Dưới đây là cách đọc ký hiệu ghi trên bugi NKG (của Nhật) là loại phổ biến nhất ở nước ta.
B P R 6 E S - 11

Chữ đầu tiên cho ta biết đường kính ren và lục giác.
Chữ Đường kính ren Lục giác
A 18 mm 25,4 mm
B 14 mm 20,8 mm
C 10 mm 16 mm
D 12 mm 18 mm

Chữ thứ hai chỉ đặc điểm cấu tạo chủ yếu liên quan đến hình dáng của điện cực trung tâm.
Chữ thứ ba có thể có hoặc không, nếu có chữ R thì bên trong bugi có đặt điện trở chống nhiễu.
Chữ thứ tư rất quan trọng vì cho ta biết chỉ số nhiệt của bugi. Đối với bugi NGK, chỉ số này thay đổi từ 2 (nóng nhất) đến 12 (lạnh nhất) . Xe đua thường sử dụng bugi có chỉ số nhiệt từ 9 trở lên.
Chữ thứ năm là ký hiệu của phần chiều dài phần ren.
Ký hiệu Chiều dài phần ren

Không có chữ 12 mm đối với đường kính ren 18 mm
9,5 mm đối với đường kính ren 14 mm
L 11,2 mm
H 12,7 mm
E 19 mm

F ( loại ren côn) A-F: 10,9 mm
B-F: 11,2 mm
BM-F: 7,8 mm
BE-F: 17,5 mm
Chữ thứ sáu chỉ đặc điểm chế tạo: S- loại thường; A hoặc C- loại đặc biệt; G, GP hoặc GV- dùng cho xe đua có điện cực làm bằng kim loại hiếm, P- có điện cực Platin.
Chữ số thứ bảy khí hiệu khe hở bugi:
Số Khe hở
9 0,9 mm
11 1,1 mm
13 1,3 mm
15 1,5 mm

d. Siết bugi
Thông thường, nếu chọn đúng loại, mặt ren đầu của bugi khi siết xong phải trung với mặt bích nắp máy. Nếu chiều dài phần ren quá ngắn hoặc quá dài muội than sẽ bám vào góc tạo ra giữa bugi và nắp máy (xem hình, mũi tên chỉ vào chỗ muội than bám). Nếu chiều dài phần ren lớn quá, đỉnh piston có thể chạm vào điện cực bugi.

e. Trị số lực siết
Trước khi siết bằng dụng cụ nên vặn bằng tay cho đến khi thấy cứng. Một số xe có bugi đặt sâu, ta phải dùng đầu nối để đặt bugi vào. Nếu thả rơi sẽ làm chập đầu điện cực. Trị số lực cũng là điểm đáng chú ý. Nếu siết quá lỏng, bugi sẽ bị nóng (dẫn đến cháy sớm) do nhiệt thoát ít. Siết quá chặt sẽ làm hỏng ren của bugi lẫn nắp máy. Vì vậy, cần tuân theo bảng chị số siết lực dưới đây.
Loại bugi Đường kính ren Nắp máy gang Nắp máy nhôm

Loại thường
( có vòng đệm) 18 mm 35 45 Nm
35 40Nm

14 mm 25 35 Nm
25 30Nm

12mm 15 25 Nm
15 20Nm

10 mm 10 15 Nm
10 12Nm

8 mm 8 10 Nm
8 10 Nm

Loại côn (không có vòng đệm) 18 mm 20 30 Nm
20 30Nm

14 mm 15 25 Nm
10 20Nm

PHẦN III: THIẾT KẾ CÁC MODULE HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH VÀ XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC HÀNH
3
3.1 YÊU CẦU
- Được xây dựng bằng các cụm kết cấu thực của ô tô để phục vụ cho kiểm tra thực hành đấu nối các hệ thống đánh lửa lập trình.
- Xây dựng theo nhóm đặc trưng.
- Một module thực hành có thể xây dựng nhiều bài thực hành.
- Các module này có thể ghép nối với các module thực hành của hệ thống khác (hệ thống phun xăng, module các cảm biến) để tạo thành một hệ thống tổng hợp.
Qua các yêu cầu trên, qua kết cấu của hệ thống đánh lửa lập trình của các hãng và các cụm thiết bị có sẵn chúng em đã tiến hành xây dụng các module thực hành như sau.
3.2 CÁC MODULE THỰC HÀNH

Hình 3.1: Mô hình hệ thống đánh lửa lập trình đa năng

3.2.1 MODULE SỐ 1

Chú thích:

3.2.2 MODULE SỐ 2

Chú thích:

3.2.3 MODULE SỐ 3
Chú thích:

3.2.4 MODULE SỐ 4

Chú thích:

3.2.5 MODULE SỐ 5

Chú thích:

3.2.6 MODULE SỐ 6

Chú thích:

3.3 XÂY DỰNG BÀI THỰC HÀNH
3.3.1 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 1
3.3.1.1 Bài 1: Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module
a. Kiểm tra bôbin
Thiết bị và dụng cụ: - Bôbin kiểm tra.
- 1 bóng Transistor hay còn gọi là bóng công suất.
- 1 điện trở 2,2KΩ.
- 1 ắc quy.
- Dây cao áp.
- Bugi.
Giắc các thiết bị:

Sơ đồ kiểm tra

Hình 3.2: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin
Hướng dẫn
- Đấu theo sơ đồ hình 3.2
- Đấu điện trở 2,2 KΩ vào ắc quy rồi kích vào chân B của bóng Tr:
Nếu thấy xuất hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không thấy tia lửa điện xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
b. Kiểm tra IC đánh lửa 1 (loại liền dây)
Thiết bị và dụng cụ: - 1 bôbin tốt.
- IC đánh lửa kiểm tra.
- 1 điện trở 470Ω
-1 ắc quy, bugi.
- Dây cao áp.
- Khóa điện.
Giắc các thiết bị:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.3 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra IC đánh lửa loại liền dây

Hướng dẫn
- Đấu dây như hình 3.3.
- Đấu điện trở 470Ω vào dương ắc quy sau đó kích vào chân IGT của IC đánh lửa:
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: IC tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa trên bugi → kết luận: IC hỏng.
c. Kiểm tra IC đánh lửa 2 (loại giắc 5 chân)
Thực hiện tương tự như kiểm tra IC loại liền dây chỉ khác số chân của IC đánh lửa loại này được bố trí như sau:

d. Kiểm tra cảm biến từ điện nằm trong bộ chia điện tổ hợp kiểu 1
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến cần kiểm tra
+ 1 đèn LED xanh và 1 LED màu đỏ.
Giắc của bộ chia điện kiểu 1:

Sơ đồ đấu dây:

Hình 3.4 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu như sơ đồ.
- Dùng tay quay mạnh, đột ngột trục bộ chia điện.
Nếu thấy đèn LED sáng tắt liên tục → kết luận: cảm biến tốt.
Nếu thấy đèn LED không sáng → kết luận: cảm biến hỏng.
3.3.1.2 Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra
a. Bài 2.1 : Đấu hệ thống đánh lửa động cơ 7A-FE

Chân giắc ECU và giắc bộ chia điện

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 7A-FE

Hình 3.5: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ 7A-FE

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.6: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa động cơ 7A-FE
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.6.
- Trước khi bật khóa điện cần kiểm tra kỹ các đầu dây đã đấu đúng hay chưa đặc biệt là chân BATT, +B, +B1.
- Sau khi bật khóa điện, dùng tay quay trục bộ chia điện, khi đó phải thấy tia lửa ở bugi nếu trường hợp không thấy tia lửa xuất hiện thì tắt ngay khóa điện và kiểm tra lại các đầu nối.

b. Bài 2.2:Đấu hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin và IC đánh lửa kiểu 1, kiểu 2

Chân giắc ECU, IC, bôbin

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 3S-FE

Hình 3.7: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ 3S-FE
Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.8: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa
Hướng dẫn
- Trong bài này ta thực hiện đấu nối lần lượt với hai loại bôbin và IC kiểu 1 và kiểu 2.
- Thực hiện đấu dây như sơ đồ hình 3.8.
- Trước khi bật khóa điện cần kiểm tra kỹ các đầu dây đã đấu đúng hay chưa đặc biệt là chân BATT, +B, +B1.
- Sau khi bật khóa điện, dùng tay quay trục bộ chia điện, khi đó phải thấy tia lửa ở bugi nếu trường hợp không thấy tia lửa xuất hiện thì tắt ngay khóa điện và kiểm tra lại các đầu nối.

3.3.2 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 2
3.3.2.1 Bài 1 :Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module
a. Kiểm tra bôbin.
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin cần kiểm tra.
+ 1 transistor hay còn gọi là bóng công suất.
+ 1 điện trở 2,2KΩ.
+ Bugi và dây cao áp.
+ Ắc quy, khóa điện.
Chân giắc của bôbin và bóng công suất:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.9: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin

Hướng dẫn
- Đấu theo sơ đồ hình 3.9.
- Đấu điện trở 2,2 KΩ vào ắc quy rồi kích vào chân B của bóng Tr:
Nếu thấy xuất hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không thấy tia lửa điện xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
b. Kiểm tra bôbin và IC đánh lửa
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin và IC cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 470 Ω.
+ 1 bugi, 1 dây cao áp.
+ 1 ắc quy, 1 khóa điện.
Chân giắc của bôbin và IC :

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.10: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin và IC

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.10.
- Đấu 1 đầu điện trở 470Ω vào (+) ắc quy, đầu kia kích vào chân B của IC đánh lửa.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin và IC tốt.
Nếu không thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin hoặc IC hỏng.

3.3.2.2 Bài 2 : Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra
a. Bài 2.1: Đấu hệ thống đánh lửa xe Espero của DAEWOO

Chân giắc ECU, bôbin và bộ chia điện

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.11: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa xe Espero

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như sơ đồ (chỉ đấu cụm đánh lửa).
- Đấu song kiểm tra 1 lần nữa sau đó bật khóa điện. Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy tia lửa cao áp ở bugi → kết luận : việc đấu tốt.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện → kết luận: đấu sai, cần kiểm tra lại.

b. Bài 2.2 : Đấu hệ thống đánh lửa hãng HONDA

Chân giắc ECU, bộ chia điện tổ hợp

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.12:Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa HONDA CIVIC
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như sơ đồ (chỉ đấu cụm đánh lửa)
- Đấu song kiểm tra 1 lần nữa sau đó bật khóa điện. Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy tia lửa cao áp ở bugi → kết luận: việc đấu tốt.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện → kết luận: đấu sai, cần kiểm tra lại.
3.3.3 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 3
3.3.3.1 Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module
a. Kiểm tra bôbin
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin cần kiểm tra.
+ 1 bóng Tr hay còn gọi là bóng công suất.
+ 1 điện trở 2,2 KΩ.
+ 1 ắc quy.
+ Bugi và dây cao áp.
Chân giắc các thiết bị:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.13: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin

Hướng dẫn
- Đấu theo sơ đồ hình 3.13.
- Đấu điện trở 2,2 KΩ vào ắc quy rồi kích vào chân B của bóng Tr.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không thấy tia lửa điện xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
b. Kiểm tra cảm biến Hall
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến Hall cần kiểm tra.
+ 1 đèn LED màu xanh và 1 đèn màu đỏ.
+ 1 tấm tôn mỏng, và 1 điện trở 1KΩ.
+ 1 ắc quy.
Chân giắc cảm biến Hall
Sơ đồ đấu dây

Hình 3.14 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến Hall
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu như hình vẽ.
- Dùng tấm tôn mỏng đưa vào, ra khe hở giữa IC Hall và nam châm.
Khi ta đưa tấm tôn vào khe hở giữa IC Hall và nam châm thì đèn LED không sáng. Còn khi không để tấm tôn vào giữa khe hở IC Hall và nam châm thì đèn LED sáng. → kết luận: cảm biến Hall vẫn tốt.
Còn nếu khi đưa tấm tôn vào giữa khe hở giữa IC Hall và nam châm mà đèn LED vẫn sáng thì → kết luận: cảm biến Hall hỏng.
c. Kiểm tra cảm biến quang điện
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến quang điện cần kiểm tra.
+ 1 đèn LED màu đỏ và 1 đèn LED màu xanh.
+ 2 điện trở 1KΩ, và 1 tờ giấy.
+ 1 ắc quy.
Chân giắc cảm biến quang điện:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.15 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến quang điện

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình vẽ.
- ¬Ta dùng tờ giấy đưa vào giữa khe hở, quan sát thấy đèn LED tắt, và khi đưa tờ giấy ra khỏi khe hở thì thấy đèn LED lại sáng → kết luận cảm biến quang điện tốt.
d. Kiểm tra Tr, bôbin trong bộ chia điện của Nissan
Thiết bị và dụng cụ: + Bộ chia điện tổ hợp của Nissan.
+ 1 điện trở 2,2 KΩ.
+ Bugi và dây cao áp.
+ Ắc quy.
Chân giắc của bộ chia điện tổ hợp:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.16 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra Tr và bôbin trong bộ chia điện của Nissan
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình vẽ.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2KΩ với (+) ắc quy, đầu còn lại ta kích vào cực IGT của bộ chia điện.
Nếu xuất hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: Tr và bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: Tr hoặc bôbin hỏng.
3.3.3.2 Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra
a. Bài 2.1: Đấu hệ thống đánh lửa của Ford Laser 1.8

Chân giắc ECU, cảm biến và bôbin

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ Laser KJ-1.8

Hình 3.17: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe Ford Laser 1.8

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa xe Ford Laser 1.8

Hình 3. 18 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa của Ford Laser 1.8
Hướng dẫn.
- Thực hiện đấu dậy như hình vẽ.
- Kiểm tra lại 1 lần rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy tia lửa xuất hiện ở đầu ra của bôbin → kết luận: đấu hoàn tất.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện thực hiện kiểm tra xem đấu sai ở đâu.

b. Bài 2.2: Đấu hệ thống đánh lửa của xe Nissan Maxima (1989-1993)

Chân giắc ECU, bóng công suất, bôbin và bộ chia điện

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe Nissan Maxima (1989-1993)

Hình 3.19:Sơ đồ mạch điều khiển động cơ xe Nissan Maxima (1989-1993)
Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.20 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa của xe Nissan Maxima ( 1989-1993)
Hướng dẫn
-Thực hiện đấu dây như hình vẽ.
-Khi đấu xong kiểm tra lại 1 lần nữa sau đó bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy xuật hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: việc đấu đã hoàn thành.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện ở bugi, tắt khóa điện rồi kiểm tra xem đấu sai ở đâu.

c. Bài 2.3: Đấu hệ thống đánh lửa của Nissan sử dụng bộ chia điện tổ hợp

Chân giắc ECU, bộ chia điện

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.21 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa của Nissan sử dụng bộ chia điện tổ hợp

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình vẽ.
- Sauk hi đấu xong, kiểm tra lại 1 lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy tia lửa xuất hiện ở bugi và đúng thứ tự nổ → kết luận: việc đấu dây đã hoàn thành.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện hoặc không dung thứ tự nổ thì tắt khóa điện rồi kiểm tra lại xem đấu sai ở đâu .

3.3.4 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 4
3.3.4.1 Bài 1 : Kiểm tra các cụm thiết bị trên Module
a. Kiểm tra bôbin kép kèm IC đánh lửa
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin kèm IC cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 470 Ω.
+ 1 ắc quy.
+ Dây cao áp.
+ Bugi.
Giắc của bôbin kèm IC đánh lửa:
Sơ đồ đấu dây

Hình 3.22: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin kép kèm IC đánh lửa

Hướng dẫn
- Lần lượt kiểm tra từng bôbin một
- Thực hiện đấu dây như hình 3.22.
- Đấu 1 đầu của điện trở 470Ω vào (+) ắc quy đầu còn lại quẹt vào chân IGT.
Nếu xuất hiện tia lửa ở cả 2 bugi → kết luận: cụm bôbin, IC tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa hoặc chỉ 1ở bugi có tia lửa → kết luận: cụm bôbin, IC hỏng.
b. Kiểm tra bôbin kép không kèm IC đánh lửa
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin kép không kèm IC đánh lửa.
+ 1 bóng công suất 5 chân.
+ Ắc quy.
+ Dây cao áp.
+ Bugi.
Giắc của bóng công suất 5 chân:
Sơ đồ đấu dây

Hình 3.23: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin kép không kèm IC đánh lửa

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.23.
- Đấu 1 đầu của điện trở 470Ω vào (+) ắc quy dầu còn lại ta kích vào lần lượt vào cực IGT1 và IGT2.
Nếu tia lửa xuất hiện ở cả 2 bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu tia lửa không xuất hiện hoặc chỉ có ở 1 bugi → kết luận: bôbin hỏng.
c. Kiểm tra cảm biến quang
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến cần kiểm tra.
+ 1 đè LED màu xanh và 1 đèn LED màu đỏ.
+ 1 điện trở 1KΩ.
+ ẮC quy.

Giắc của cảm biến:
Sơ đồ đấu dây

Hình 3.24: Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến quang điện
Hướng dẫn
- Đấu dây như hình 3.24.
- Xoay trục cảm biến và quan sát:
Nếu thấy cả hai đèn LED sáng tắt liên lục → kết luận cảm biến tốt.
Nếu thấy đèn LED không sáng tắt liên tục → kết luận cảm biến hỏng.
3.3.4.2 Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa với ECU và kiểm tra hệ thống
a. Bài 2.1 :Đấu hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin kép liền IC

Chân giắc ECU , cảm biến và chân giắc bôbin kèm IC

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.25: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI bôbin kép kèm IC

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.25.
- Sau khi đấu song, kiểm tra kỹ lại 1 lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục cảm biến quang:
Nếu xuất hiện tia lửa điện ở các bugi → kết luận: hệ thống làm việc tốt.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện cần tắt ngay khóa điện, kiểm tra lại các mối nối và cách đấu dây đúng hay chưa.

b. Bài 2.2 : Đấu hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin kép và bóng công suất

Chân giắc ECU, cảm biến và bóng công suất

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe HYUNDAI ELANTRA 1992

Hình 3.26: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ xe Hyundai Elantra 1992

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.27:Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lử BSI bôbin kép không liền IC hoặc bóng

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.27.
- Sau khi đấu song, kiểm tra kỹ lại 1 lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục cảm biến quang:
Nếu xuất hiện tia lửa điện ở các bugi → kết luận: hệ thống làm việc tốt.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện cần tắt ngay khóa điện, kiểm tra lại các mối nối và cách đấu dây đúng hay chưa.

3.3.5 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 5
3.3.5.1 Kiểm tra cụm thiết bị trên Module
a. Kiểm tra bôbin
Thiết bị và dụng cụ: + Cụm bôbin cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 2,2kΩ.
+ 1 ắc quy.
+ 1 bóng công suất.
+ 1 khóa điện.
Giắc của bôbin một bugi đánh lửa:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.28: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin
Hướng dẫn
- Lần lượt kiểm tra từng bôbin một.
- Thực hiện đấu dây như hình 3.28.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2kΩ vào (+) ắc quy đầu còn lại quẹt vào chân B của bóng công suất:
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa → kết luận: bôbin bị hỏng.
b. Kiểm tra bôbin liền IC đánh lửa
Thiết bị và dụng cụ: + Cụm bôbin cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 470Ω.
+ Ắc quy.
+ Bugi.
+ Khóa điện.
Chân giắc của bôbin:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.29: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền IC đánh lửa
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.29.
- Bật khóa điện.
- Đấu 1 đầu của điện trở 470Ω vào (+) ắc quy dầu còn lại ta kích vào cực IGT1.
Nếu tia lửa xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu tia lửa không xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
- Thực hiện tương tự với các bôbin khác.

d. Kiểm tra bôbin liền bóng.
Thiết bị và dụng cụ.: + Bôbin cần kiểm tra.
+1 điện trở 2,2kΩ.
+Khóa điện.
+ Ắc quy.
+ dây nối.
Giắc của bôbin liền bóng:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.30: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền bóng
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình trên 3.30.
- Sau khi đấu song, kiểm tra lại sau đó bật khóa điện.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2kΩ vào (+) ắc quy dầu còn lại kích vào cực IGT của bôbin. Nếu bugi phát ra tia lửa điện tức là bôbin còn tốt và ngược lại là bôbin bị hỏng.

e. Kiểm tra cảm biến quang điện
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến quang điện cần kiểm tra.
+1 điện trở 1kΩ.
+2 đèn LED.
+ Ắc quy.
Giắc của cảm biến:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.31: Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến quang điện
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình trên 3.31.
- Quay trục của cảm biến.
Nếu thấy đèn LED sang – tắt liên tục → kết luận: cảm biến tốt.
Nếu thấy đền LED không sáng hoặc sáng liên tục → kết luận: cảm biến hỏng.
d. Kiểm tra hộp bóng công suất
Thiết bị và dụng cụ: + hộp bóng công suất cần kiểm tra.
+ 4 Bôbin có bugi đã thử ở trên.
+ Ắc quy.
+ 1 khóa điện.
+ 1 điện trở 2,2KΩ.
Giắc của cảm biến:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.32: Sơ đồ đấu dây kiểm tra hộp bóng công suất

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.33.
- Bật khóa điện.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2kΩ vào (+) ắc quy đầu còn lại ta kích lần lượt vào cực vào cực IGT1, IGT2, IGT3, IGT4. Nếu tất cả các bugi mà đánh lửa điều đó kết luận hộp bóng công suất tốt.
- Nếu bất kỳ bugi nào không phát tia lửa trong suốt quá trình thử từ đó kết luận hộp bóng công suất hỏng.

3.3.5.2 Bài 2 :Đấu dây hệ thống đánh lửa
a. Bài 2.1 :Đấu hệ thống đánh lửa của động cơ Nissan 200 SX

Chân giắc ECU, hộp bóng công suất, bôbin và cảm biến.

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe Nissan 200 SX

Hình 2.33: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe Nissan 200 SX
Sơ đồ đấu dâyhệ thống đánh lửa

Hình 3.34:Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa Nissan 200SX
Trong đó:
Hướng dẫn
- Đấu mạch điện hệ thống như sơ đồ trên.
- Sau khi đấu xong kiểm tra lại một lần nữa rồi mở khóa điện.
- Thực hiện quay trục cảm biến đánh lửa, quan sát .
Nếu tia lửa xuất hiện ở bugi theo đúng thứ tự nổ → kết luận: việc đấu đã hoàn tất.
Nếu tia lửa không xuất hiện ở bugi hoặc có nhưng không đúng với thứ tự nổ thì tắt ngay khóa điện và kiểm tra lại xem sai ở chỗ nào.
b. Bài 2.2 : Đấu hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền IC

Chân giắc ECU, bôbin liền IC và cảm biến

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.35: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền IC

Hướng dẫn
- Đấu dây như hình 3.30.
- Sau khi đấu xong kiểm tra lại một lần nữa rồi bật khóa điện
- Dùng tay quay trục của cảm biến, quan sát :
Nếu tia lửa xuất hiện ở bugi → kết luận việc đấy dây là đúng.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện ở bugi thì tắt khóa điện và kiểm tra lại xem sai ở đâu.

c. Bài 2.3 :Đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền Tr

Chân giắc ECU, bôbin liền Tr, cảm biến

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.36:Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền Tr
Hướng dẫn
- Đấu dây như hình 3.31.
- Sau khi đấu xong kiểm tra lại một lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục của cảm biến, quan sát :
Nếu tia lửa xuất hiện ở bugi → kết luận việc đấy dây là đúng.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện ở bugi thì tắt khóa điện và kiểm tra lại xem sai ở đâu.

3.3.6 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 6
3.3.6.1 Bài 1 (kiểm tra các cụm thiết bị trên Module)
a. Kiểm tra bôbin liền Tr
Các thiết bị và dụng cụ: + Bôbin liền Tr
+ 1 điện trở 2,2 KΩ
+ Bugi
+ Ắc quy
Chân giắc của bôbin :

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.37 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền Tr

Hướng dẫn
- Thực hiện nối như hình trên.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2KΩ với (+) ắc quy, đầu kia quẹt vào chân I của bôbin.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
b. Kiểm tra bôbin liền IC kiểu 1
Thiết bị và dụng cụ:+ Bôbin cần kiểm tra
+ 1 điện trở 470Ω
+ Bugi
+ Ắc quy
Chân giắc của bobbin liền IC kiểu 1:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.38 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền IC đánh lửa kiểu 1
Hướng dẫn
- Thực hiện kiểm tra lần lượt từng bôbin.
- Thực hiện nối như trên.
- Đấu 1 đầu của điện trở 470 Ω với (+) ắc quy, đầu kia quẹt vào chân IGT của bôbin.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
c. Kiểm tra bôbin liền IC kiểu 2
Thiết bị và dụng cụ:+ Bôbin cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 470Ω.
+ Bugi.
+ Ắc quy.
Chân giắc của bôbin liền IC kiểu 2:
Sơ đồ đâu dây

Hình 3. 39 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền IC kiểu 2
Hướng dẫn
- Thực hiện kiểm tra lần lượt từng bôbin.
- Thực hiện nối như hình trên
- Đấu 1 đầu của điện trở 470 Ω với (+) ắc quy, đầu kia quẹt vào chân IGT của bôbin.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
d. Kiểm tra cảm biến từ điện
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến cần kiểm tra
+ 1 đèn LED
+ 1 đồng hồ vạn năng
Chân giắc của cảm biến:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.40 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến từ điện
Hướng dẫn
- Thực hiện nối như hình trên.
- Dùng tay quay mạnh, đột ngột rotor phát xung, quan xát đèn LED
Nếu thấy đèn LED sáng – tắt liên tục → kết luận cảm biến tốt.
Nếu không thấy đèn LED sáng → kết luận cảm biến hỏng.
Hoặc ta có thể dùng đồng hồ vạn năng đo điện trở của cuộn phát xung sau đó so sánh với giá trị của nhà sản xuất. Nếu điện trở không nằm trong giới hạn quy định → kết luận: cảm biến hỏng.

3.3.6.2 Bài 2 (Đấu hệ thống đánh lửa với ECU và kiểm tra hệ thống)
a. Bài 2.1 :Đấu hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền Tr

Chân giắc ECU, bôbin liền Tr và cảm biến từ điện

Sơ đấu dây

Hình 3.41 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền Tr

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu tương tự như hình trên.
- Sau khi đấu song kiểm tra kỹ lại một lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay rotor phát xung, quan sát .
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: đấu thành công.
Nếu không thấy xuất hiện tia lửa ở bugi thì cần tắt khóa điện và kiểm tra lại các giắc nối đã đúng hay chưa. Sau đó bật khóa điện và thực hiện như trên cho tới khi thấy xuất hiện tia lửa ở bugi.

b. Bài 2.2 : Đấu hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin liền IC kiểu 1

Chân giắc ECU, bôbin liền IC kiểu 1và cảm biến

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 1SZ-FE

Hình 2.42: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 1 SZ-FE
Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3. 43 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liên IC kiểu 1
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu tương tự như hình trên.
- Sau khi đấu song kiểm tra kỹ lại một lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay rotor phát xung, quan sát
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi và đúng thứ tự nổ→ kết luận: đấu thành công.
Nếu không thấy xuất hiện tia lửa ở bugi, hoặc đánh lửa không đúng thứ tự thì cần tắt khóa điện và kiểm tra lại các giắc nối đã đúng hay chưa. Sau đó bật khóa điện và thực hiện như trên cho tới khi tia lửa điện đánh đúng theo thứ tự nổ.

c. Bài 2.3 : Đấu hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền IC kiểu 2

Chân giắc ECU, bôbin liền IC kiểu 2 và cảm biến

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 1SZ-FE

Hình 3.44: Sơ đồ mạch điện điểu khiển động cơ 1SZ-FE
Sơ đồ đấu dây

Hình 2.45: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liên IC kiểu 1

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu tương tự như hình trên.
¬- Sau khi đấu song kiểm tra kỹ lại một lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay rotor phát xung, quan sát
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi và đúng thứ tự nổ→ kết luận: đấu thành công.
Nếu không thấy xuất hiện tia lửa ở bugi, hoặc đánh lửa không đúng thứ tự thì cần tắt khóa điện và kiểm tra lại các giắc nối đã đúng hay chưa. Sau đó bật khóa điện và thực hiện như trên cho tới khi tia lửa điện đánh đúng theo thứ tự nổ.

PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4
4.1 CÁC KẾT QUẢ VÀ Ý NGHĨA
Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn thành theo đúng nội dung và yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp đề ra.
Đồ án tốt nghiệp đã đạt được các kết quả:
- Nghiên cứu, tổng hợp một cách hệ thống, logic về lý thuyết đánh lửa lập trình. Dựa trên cơ sở tìm hiểu thực tế một số hãng xe phổ biến ở Việt Nam như: TOYOTA, FORD, NISSAN, MISUBISHI, DAEWOO, HONDA, chúng em đã đưa ra được các dạng cụ thể của hệ thống đánh lửa lập trình mà các tài liệu được phát hành trên thị trường hiện nay chưa tổng hợp đầy đủ. Do đó, nội dung lý thuyết của đồ án có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên ngành công nghệ ô tô và các đối tượng khác đang làm dịch vụ sửa chữa, bảo hành ô tô.
- Với sự hỗ trợ kinh phí, vật tư và chỉ đạo kỹ thuật của công ty: Cổ phần thiết bị và phát triển công nghệ ACT Chúng em đã thiết kế được các panel đánh lửa lập trình có thể được sử dụng làm mô hình thực hành cho các trường trung học chuyên nghiệp, cao đẳng, đại học có chuyên ngành đào tạo về ô tô. Qua việc thiết kế đó chúng em đã được củng cố những kiến thức mà chúng em đã học mà còn được nâng cao hơn về kiến thức chuyên môn.
- Trên cơ sở panel được thiết kế, kết hợp với tài liệu tham khảo chúng em đã xây dựng được bài thực hành: kiểm tra các cụm chi tiết trên hệ thống đánh lửa và đấu nối tổ hợp hệ thống đánh lửa . Từ đố có thể áp dụng cho sửa chữa tại các doanh nghiệp kinh doanh và làm dịch vụ ô tô và cho việc tham khảo của học sinh, sinh viên ngành công nghệ ô tô.
4.2 HẠN CHẾ, BỔ SUNG – PHÁT TRIỂN
4.2.1 HẠN CHẾ
Mặc dù rất cố gắng trong quá trình làm đồ án nhưng do kinh phí, thời gian và trình độ có hạn nên đồ án chúng em còn tồn tại một số thiếu sót sau:
- Tín hiệu đầu vào của hệ thống đánh lửa chỉ gồm tín hiệu vị trí trục khuỷu G và tốc độ động cơ NE nên chưa thể hiện được sự khác biệt của thời điểm đánh lửa theo các chế độ hoạt dộng của động cơ khi hoạt động bình thường.
- Chưa kết nối được giắc chẩn đoán và đánh pan hệ thống đánh lửa trên các module.
4.2.2 BỔ SUNG – PHÁT TRIỂN
Nếu có thêm thời gian và kinh phí chúng em sẽ tiến hành khắc phục các mặt hạn chế:
- Đưa thêm các tín hiệu đầu vào như: lưu lượng khí nạp, nhiệt độ động cơ.
- Thực hiện đánh pan và kết nối máy chẩn đoán.

không có hình ảnh cụ ơi

dinhhoioh · 30/11/17

Bác sửa lại bài viết và đưa file lên diễn đàn để mọi người có thể tham khảo rõ hơn.
Cách chia sẻ tài liệu : http://faq.oto-hui.com/lam-the-nao-de-chia-se-tai-lieu-len-dien-dan/

oxtraduong · 28/10/18

không tải về được nhĩ ??

minhdung098 · 8/6/19

dinhhaauto91 đã viết:
không có hình ảnh cụ ơi

dạ cho e xin file a ơi

Khoaiha · 17/8/19

minhdung098 đã viết:
dạ cho e xin file a ơi

https://drive.google.com/file/d/108shUwjj6DH5R5D54DtkE1JNHc4Dyu3q/view?usp=drivesdk. Pass. ebookbkmt

hoanghuynhduc · 23/10/19

Khoaiha đã viết:
https://drive.google.com/file/d/108shUwjj6DH5R5D54DtkE1JNHc4Dyu3q/view?usp=drivesdk. Pass. ebookbkmt

bác dùng font gì cho bài viết thế ạ , e download về máy em không lên font được

truongan94 · 22/11/19

xin tài liệu hệ thống đánh lửa đi ak. ko có chổ tải
ko thấy nút tải

ducvan240698 · 9/2/20

làm sao để tải được bác ?

Anhnam99 · 19/4/20

Cho e xin tai liệu dk k bác

Anhnam99 · 19/4/20

Anhnam99 đã viết:
Cho e xin tai liệu dk k bác

Nhờ bác giử vào email anhhaonam37@gmail.com cho e xin tại liệu vs ạ

Khoaiha · 19/4/20

hoanghuynhduc đã viết:
bác dùng font gì cho bài viết thế ạ , e download về máy em không lên font được

Em tìm thấy trên mạng mà máy bác sao ý chứ máy em vẫn đọc được

BaoNgok · 18/5/20

quyenjeremy đã viết:
MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1
MỤC LỤC……………………………………………….……………………2
PHẦN I: MỞ ĐẦU 6
PHẦN II: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI………….……………….…8
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA……….…..8
1.1LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 9
1.2CÁC VẤN ĐỀ CHUNG 10
1.2.1 CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 10
1.2.2 YÊU CẦU 10
1.2.3 CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 10
1.2.4 VẤN ĐỀ ĐÁNH LỬA SỚM 13
1.3 LÝ THUYẾT ĐÁNH LỬA 15
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH…….………….22
2.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 23
2.1.1NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH……………….. 23
2.1.2CHỨC NĂNG CỦA ESA 25
2.1.2.1Điều khiển thời điểm đánh lửa 25
2.1.2.2Góc đánh lửa sớm. 27
2.1.2.3Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh 28
2.2CÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH TIÊU BIỂU 32
2.2.1HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH SI 33
2.2.1.1Cấu tạo và nguyên lý làm việc 33
2.2.1.2Một số kiểu tiêu biểu 35
2.2.2HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA BSI MỖI BUGI MỘT BÔBIN 42
2.2.2.1Cấu tạo và nguyên lý hoạt động. 42
2.2.2.2Một số kiểu tiểu biểu 43
2.2.3HỆ THỐNG BSI BÔBIN KÉP 46
2.2.3.1Nguyên lý hoạt động 46
2.2.3.2Một số kiểu tiêu biểu 49
2.3CÁC CẢM BIẾN, ECU VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH 53
2.3.1CÁC CẢM BIẾN 54
2.3.1.1Cảm biến vị trí trục khuỷu (G) và tốc độ động cơ (NE) 54
2.3.1.2Cảm biến khí nạp 68
2.3.1.3Cảm biến vị trí bướm ga 79
2.3.1.4Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 82
2.3.1.5Cảm biến tiếng gõ (KNK) 84
2.3.2BỘ XỬ LÝ ECU 85
2.3.2.1Cấu tạo 85
2.3.2.2Cấu trúc ECU 86
2.3.2.3Mạch giao tiếp ngõ vào, ra 87
2.3.3CƠ CẤU CHẤP HÀNH 90
2.3.3.1Bôbin 90
2.3.3.2Bugi 93
PHẦN III: THIẾT KẾ CÁC MODULE HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH VÀ XÂY DỰNG BÀI THỰC HÀNH
3.1YÊU CẦU 98
3.2CÁC MODULE THỰC HÀNH 98
3.2.1MODULE SỐ 1 99
3.2.2MODULE SỐ 2 100
3.2.3MODULE SỐ 3 101
3.2.4MODULE SỐ 4 102
3.2.5MODULE SỐ 5 103
3.2.6MODULE SỐ 6 104
3.3XÂY DỰNG BÀI THỰC HÀNH 105
3.3.1CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 1 105
3.3.1.1Bài 1: Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module 105
3.3.1.2Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra 108
3.3.2CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 2 114
3.3.2.1Bài 1 :Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module 114
3.3.2.2Bài 2 : Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra 117
3.3.3CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 3 121
3.3.3.1Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module 121
3.3.3.2Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra 125
3.3.4 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 4 133
3.3.4.1Bài 1 : Kiểm tra các cụm thiết bị trên Module 133
3.3.4.2Bài 2 (Đấu hệ thống đánh lửa với ECU và kiểm tra hệ thống) 136
3.3.5 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 5 141
3.3.5.1Kiểm tra cụm thiết bị trên Module 141
3.3.5.2Bài 2 :Đấu dây hệ thống đánh lửa 147
3.3.6 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 6 154
3.3.6.1Bài 1 (kiểm tra các cụm thiết bị trên Module) 154
3.3.6.2Bài 2 (Đấu hệ thống đánh lửa với ECU và kiểm tra hệ thống) 159
PHẦN IV: KẾT LUẬN……………………………………………………168
4.1 CÁC KẾT QUẢ VÀ Ý NGHĨA 167
4.2 HẠN CHẾ, BỔ SUNG – PHÁT TRIỂN 167
4.2.1 HẠN CHẾ 167
4.2.2 BỔ SUNG – PHÁT TRIỂN 168

1.1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG
1.1.1 CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
Biến đổi dòng điện 1 chiều điện áp thấp (12V,24V) thành các xung điện áp cao (12.000V ÷ 45.000V) đủ tạo ra tia lửa điện mạnh (nhiệt độ 10.0000C) vào đúng thời điểm quy định (thời điểm đánh lửa sớm) và theo một thứ tự nhất định (thứ tự nổ).
1.1.2 YÊU CẦU
Một hệ thống đánh lửa làm việc tốt phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Hệ thống đánh lửa phải sinh ra sức điện động đủ lớn để phóng qua khe hở bugi trong tất cả các chế độ làm việc của động cơ.
- Tia lửa trên bugi phải đủ năng lượng và thời gian phóng để sự cháy bắt đầu.
- Góc đánh lửa phải đúng trong mọi chế độ hoạt động của động cơ.
- Các phụ kiện của hệ thống đánh lửa phải hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ cao và độ rung xóc lớn.
- Sự mài mòn điện cực bugi phải nằm trong khoảng cho phép.
1.1.3 CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
a. Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U
Hiệu điện thế thứ cấp cực đại là hiệu điện thế cực đại đo được ở hai đầu cuộn dây thứ cấp khi tách dây cao áp ra khỏi bugi. Hiệu điện thế thứ cấp cực đại phải đủ lớn để có khả năng tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực của bugi, đặc biệt là lúc khởi động.
b. Hiêu điện thế đánh lửa U
Hiệu điện thế thứ cấp mà ở đó quá trình đánh lửa xảy ra, được gọi là hiệu điện thế đánh lửa . Hiệu điện thế đánh lửa là một hàm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, tuân theo định luật Pashen.
= (1.1)
Trong đó:
: là áp suất buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
: khe hở bugi.
: nhiệt độ ở điện cực trung tâm của bugi tại thời điểm đánh lửa.
: hằng số phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp hòa khí.
c. Hệ số dự trữ K
Hệ số dự trữ là tỷ số giữa hiệu điện thế cực đại và hiệu điện thế đánh lửa :
= (1.2)
Đối với hệ thống đánh lửa thường, do thấp nên thường nhỏ hơn 1,5. Trên những động cơ xăng hiện đại với hệ thống đánh lửa lập trình, hệ số dự trữ đánh lửa có giá trị khá cao ( ), đáp ứng được việc tăng tỷ số nén, tăng số vòng quay và tăng khe hở bugi.
d. Năng lượng dự trữ W trong cuộn sơ cấp
Năng lượng dự trữ là năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường trong cuộn dây sơ cấp của bôbin. Để đảm bảo tia lửa điện có đủ năng lượng để đốt cháy hoàn toàn hòa khí, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp của bôbin ở một giá trị xác định:
= mJ (1.3)
Trong đó:
- : năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp.
- : độ tự cảm của cuộn sơ cấp của bôbin.
- : cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm transistor công suất ngắt.
e. Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S

= = = V/ (1.4)
Trong đó:
- S : là tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
- : độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
- :thời gian biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S càng lớn thì tia lửa điện xuất hiện ở điện cực bugi càng mạnh nhờ đó dòng không bị rò qua muội than trên điện cực bugi, năng lượng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm.
f. Tần số và chu kỳ đánh lửa
Đối với động cơ xăng 4 kỳ, số tia lửa trong một giây hay còn gọi là tần số đánh lửa được xác định bởi công thức:
(1.5)
Đối với động cơ 2 kỳ:
(1.6)
Trong đó:
- : tần số đánh lửa.
- : số vòng quay trục khuỷu động cơ (min¬¬¬-1).
- Z : số xylanh động cơ.
Chu kỳ đánh lửa : là thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa.
= / =
Trong đó:
- : thời gian vít ngậm hay transistor công suất bão hòa.
- : thời gian vít hở hay transistor công suất ngắt.
Tần số đánh lửa tỷ lệ thuận với vòng quay trục khuỷu động cơ và số xylanh. Khi tăng số vòng quay của động cơ và số xylanh, tần số đánh lửa tăng và do đó chu kỳ đánh lửa T giảm xuống. Vì vậy, khi thiết kế cần chú ý đến 2 thống số là chu kỳ và tần số đánh lửa để đảm bảo ở số vòng quay cao nhất của động cơ tia lửa vẫn mạnh.
g. Năng lượng tia lửa
Thông thường, tia lửa điện bao gồm hai thành phần là thành phần điện dung và thành phần điện cảm. Năng lượng của tia lửa được tính theo công thức:
(1.7)
Năng lượng điện dung
(1.8)
Trong đó :
- : năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện dung.
- :điện dung ký sinh của mạch thứ cấp của bugi.
- : hiệu điện thế đánh lửa.
Năng lượng điện cảm
(1.9)
Trong đó :
- :năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện cảm.
- : độ tự cảm của mạch thứ cấp.
- :cường độ dòng điện mạch thứ cấp.
Tùy loại hệ thống đánh lửa mà năng lượng tia lửa có đủ cả hai thành phần điện cảm (thời gian phóng điện dài) và điện dung (thời gian phóng điện ngắn) hoặc chỉ có một thành phần.
1.1.4 VẤN ĐỀ ĐÁNH LỬA SỚM
a. Quá trình cháy của hòa khí
Quá trình cháy của hòa khí tính từ khi tia lửa xuất hiện ở bugi được chia thành hai giai đoạn : giai đoạn cháy trễ và giai đoạn lan truyền ngọn lửa.
Giai đoạn cháy trễ
Sự bốc cháy của hỗn hợp không khí – nhiên liệu không phải xuất hiện ngay sau khi đánh lửa . Thoạt đầu, một khu vực nhỏ (hạt nhân) ở sát ngay tia lửa bắt đầu cháy, và quá trình bắt cháy này lan ra khu vực xung quanh. Quãng thời gian từ khi hỗn hợp không khí - nhiên liệu được đánh lửa cho đến khi nó bốc cháy được gọi là giai đoạn cháy trễ (khoảng A đến B trong sơ đồ). Giai đoạn cháy trễ đó gần như không thay đổi và nó không bị ảnh hưởng bởi điều kiện làm việc của động cơ.

Giai đoạn lan truyền ngọn lửa
Sau khi hạt nhân ngọn lửa hình thành, ngọn lửa nhanh chóng lan truyền ra xung quanh. Tốc độ lan truyền này được gọi là tốc độ lan truyền ngọn lửa, và thời kỳ này được gọi là thời kỳ lan truyền ngọn lửa ( B-C-D trong sơ đồ hình 1.2).
Khi có một lượng lớn không khí được nạp vào, hỗn hợp không khí- nhiên liệu trở nên có mật độ cao hơn. Vì thế, khoảng cách giữa các hạt trong hỗn hợp không khí – nhiên liệu giảm xuống, nhờ thế tốc độ lan truyền ngọn lửa tăng lên.
Ngoài ra, luồng hỗn hợp không khí- nhiên liệu xoáy lốc càng mạnh thì tốc độ lan truyền ngọn lửa càng cao. Khi tốc độ lan truyền ngọn lửa cao, cần phải định thời đánh lửa sớm. Do đó cần phải điều khiển thời điểm đánh lửa theo điều kiện làm việc của động cơ.
b. Góc đánh lửa sớm opt
Góc đánh lửa sớm là góc quay của trục khuỷu động cơ tính từ thời điểm xuất hiện tia lửa điện tại bugi cho đến khi piston lên tới điểm chết trên.
Góc đánh lửa sớm ảnh hưởng rất lớn đến công suất, tính kinh tế và độ ô nhiễm của khí thải động cơ. Góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc rất nhiều yếu tố:
(1.10)
Trong đó:
- : áp suất buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
- : nhiệt độ buồng đốt.
- : áp suất trên đường ống nạp.
- : nhiệt độ nước làm mát động cơ.
- : nhiệt độ môi trường.
- : số vòng quay của động cơ.
- : chỉ số ốc tan của động cơ xăng.
Ở các xe đời cũ, góc đánh lửa sớm chỉ được điều khiển theo hai thông số: tốc độ (bộ sớm ly tâm) và tải (bộ sớm chân không) của động cơ. Tuy nhiên, hệ thống đánh lửa ở một số xe( TOYOTA, HONDA…), có trang bị thêm van nhiệt và sử dụng bộ phận đánh lửa sớm theo hai chế độ nhiệt độ. Trên các xe đời mới, góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng điện tử nên góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh theo các thông số nêu trên. Trên hình 1.3 trình bày bản đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ và tải động cơ trên xe đời mới.

Hình 1.3:Bản đồ góc đánh lửa sớm theo tốc độ và tải động cơ trên ô tô đời mới
1.2 LÝ THUYẾT ĐÁNH LỬA
Trong động cơ xăng 4 kỳ, hòa khí sau khi được đưa vào trong xylanh và được hòa trộn đều nhờ sự xoáy lốc của dòng khí, sẽ được piston nén lại. Ở một thời điểm thích hợp cuối kỳ nén, hệ thống đánh lửa sẽ cung cấp một tia lửa điện cao thế đốt cháy hòa khí và sinh công cho động cơ. Để tạo được tia lửa giữa hai điện cực của bugi, quá trình đánh lửa được chia làm 3 giai đoạn: quá trình tăng trưởng của dòng sơ cấp hay còn gọi là quá trình tích lũy năng lượng, quá trình ngắt dòng sơ cấp và quá trình xuất hiện tia lửa ở điện cực bugi.
a. Quá trình tăng dòng sơ cấp.

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa.

Trong sơ đồ hệ thống đánh lửa trên:
- : điện trở của cuộn sơ cấp.
- : độ tự cảm của cuộn sơ cấp và thứ cấp của bôbin.
- : transistor công suất được điều khiển nhờ tín hiệu từ ECU

Hình 1.5: Sơ đồ tương đương của mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa
Khi transistor công suất dẫn, trong mạch sơ cấp sẽ có dòng điện từ (+) ắc quy → . Dòng tăng từ từ do sức điện động tự cảm sinh ra trên cuộn sơ cấp chống lại sự tăng của cường độ dòng điện. Ở giai đoạn này, mạch thứ cấp của hệ thống đánh lửa gần như không ảnh hưởng đến quá trình tăng dòng ở mạch sơ cấp. Hiệu điện thế và cường độ dòng điện xuất hiện ở mạch thứ cấp không đánh kể nên ta có thể coi mạch thứ cấp hở. Vì vậy, ở giai đoạn này ta có sơ đồ tương đương trình bày trên hình 1.5. Trên sơ đồ, giá trị điện trở của ắc quy được bỏ qua, trong đó:
: hiệu điện thế của ắc quy.
:độ sụt áp trên transistor công suất ở trạng thái dẫn bão hòa .
Từ sơ đồ hình 1.5 ta có thể thiết lập được phương trình vi phân sau:
(1.11)
Giải phương trình vi phân (1.11) ta được:

Gọi là hằng số điện từ của mạch.
(1.12)
Lấy đạo hàm (1.12) theo thời gian t, ta được tốc độ tăng trưởng của dòng sơ cấp (hình 1.7). Như vậy, tốc độ tăng dòng sơ cấp phụ thuộc chủ yếu vào độ tự cảm .

Hình 1.6 : Quá trình tăng trưởng dòng sơ cấp
Với bôbin xe đời cũ với độ tự cảm lớn (đường 1), tốc độ tăng dòng sơ cấp chậm hơn so với bôbin xe đời mới với độ tự cảm nhỏ (đường 2). Chính vì vậy, lửa sẽ càng yếu khi tốc độ động cơ càng cao. Trên xe đời mới, hiện tượng này được khắc phục nhờ sử dụng bôbin có nhỏ.
Đồ thị cho thấy độ tự cảm của cuộn sơ cấp càng lớn thì tốc độ tăng trưởng dòng càng giảm.
Gọi t là thời gian transistor công suất dẫn bão hòa thì cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm đánh lửa khi transistor công suất ngắt là:
(1.13)
Trong đó:

: chu kỳ đánh lửa (S).
: số vòng quay trục khuỷu động cơ (min-1).
: số xylanh của động cơ.
: thời gian tích lũy năng lượng tương đối.
Trên các xe đời cũ, thời gian tích lũy năng lượng tương đối , còn các xe đời mới nhờ cơ cấu hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng lượng (góc ngấm điện) nên .
) (1.14)
Từ công thức (1.14), ta thấy phụ thuộc vào tồng trở của mạch sơ cấp (R1), độ tự cảm của cuộn dây sơ cấp( ), số vòng quay trục khuỷu động cơ(nđc), và số xylanh ( ). Nếu không đổi thì khi tăng số vòng quay trục khủyu động cơ (nđc), cường độ dòng điện sẽ giảm.
Tại thời điểm đánh lửa, năng lượng đã được tích lũy trong cuộn sơ cấp dưới dạng từ trường:

(1.15)
Trong đó:
- : năng lượng tích lũy trong cuộn sơ cấp.
-
Hàm (1.5) đạt được giá trị cực đại, tức nhận được năng lượng từ hệ thống cấp điện nhiều nhất khi:
(1.16)
Đối với hệ thống đánh lửa thường và đối với hệ thống đánh lửa bán dẫn không có mạch hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng lượng , điều kiện (1.16) không thể thực hiện được vì là giá trị thay đổi phụ thuộc và tốc độ của động cơ (nđc). Sau khi đạt được giá trị , dòng điện qua cuộn sơ cấp sẽ gây tiêu phí năng lượng vô ích, tỏa nhiệt trên cuộn sơ cấp. Trên các xe đời mới, nhược điểm trên được loại trừ nhờ mạch hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng lượng (dwell control) hay còn gọi là kiểm soát góc ngấm điện.
Lượng nhiệt tỏa ra trên cuộn sơ cấp của bôbin được xác định bởi công thức sau:

(1.17)

Công suất tỏa nhiệt trên cuộn dây sơ cấp của bôbin:

(1.18)
Khi công tắc máy ở vị trí ON mà động cơ không hoạt động, công suất tỏa nhiệt trong bôbin là lớn nhất:

Thực tế khi thiết kế, phải nhỏ hơn 30W để tránh tình trạng nóng bôbin. Vì nếu , nhiệt lượng sinh trên cuộn sơ cấp lớn hơn nhiệt lượng tiêu tán.
Trong thời gian tích lũy năng lượng, trên cuộn thứ cấp cũng suất hiện một sức điện động tương đối nhỏ, chỉ xấp xỉ 1.000 V.

Trong đó:
- : sức điện động cuộn thứ cấp.
- : hệ số biến áp của bôbin.
Sức điện động này bằng 0 khi dòng điện sơ cấp đạt giá trị .
b. Quá trình ngắt dòng sơ cấp
Khi transistor công suất ngắt, dòng sơ cấp và từ thông do nó sinh ra giảm đột ngột. Trên cuộn thứ cấp của bôbin sẽ sinh ra một hiệu điện thế vào khoảng từ . Giá trị của hiệu điện thế thứ cấp phụ thuộc vào rất nhiều thông số của mạch sơ cấp và thứ cấp. Để tính toán hiệu điện thế thứ cấp cực đại, ta sử dụng sơ đồ tương đương được trình bày trên hình 1.7.
Trong sơ đồ này:
- : điện trở mất mát.
- : điện trở dò qua điện cực của bugi.

Hình 1.7: Sơ đồ tương đương của hệ thống đánh lửa
Bỏ qua hiệu điện thế ắc quy vì hiệu điện thế của ắc quy rất nhỏ so với sức điện động tự cảm trên cuộn sơ cấp lúc transistor công suất ngắt. Ta xét trường hợp không tải, tức là dây cao áp được tách ra khỏi bugi. Tại thời điểm transistor công suất ngắt, năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn sơ cấp của bôbin được chuyển thành năng lượng điện trường chứa trên tụ điện C1 và C2 và một phần mất mát. Để xác định hiệu điện thế thứ cấp cực đại ta lập phương trình năng lượng lúc transistor công suất ngắt:
(1.19)
Trong đó:
- : điện dung của tụ điện mắc song song transistor công suất hoặc IC đánh lửa.
- : điện dung ký sinh trên mạch thứ cấp.
- : hiệu điện thế trên mạch sơ cấp và thứ cấp lúc transistor công suất hoặc IC ngắt.
- :năng lượng mất mát do dòng rò, dòng fucô trong lõi thép của bôbin.
- .
- : hệ số biến áp của bôbin.
: số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp.

: Hệ số tính đến sự mất mát trong mạch dao động,

Hình 1.8: Quy luật biến đổi của dòng điện sơ cấp và hiệu điện thế thứ cấp

Quy luật biến đổi dòng điện sơ cấp và hiệu điện thế thứ cấp , được biểu diễn trên hình 1.8.
Khi transistor công suất ngắt, cuộn sơ cấp sẽ sinh ra một sức điện động tự cảm khoảng 100 300 (V).
c. Quá trình phóng điện ở điện cực bugi
Khi điện áp thứ cấp U2m đạt đến giá trị Udl tia lửa điện cao thế sẽ xuất hiện giữa hai điện cực của bugi. Bằng thí nghiệm người ta chứng minh được rằng tia lửa xuất hiện ở bugi gồm hai thành phần là thành phần điện dung và thành phần điện cảm.
Thành phần điện dung của tia lửa do năng lượng tích lũy trong mạch thứ cấp được quy ước bởi điện dung ký sinh C2. Tia lửa được đặc trung bởi sự sụt áp và tăng
dòng đột ngột . Dòng có thể đạt vài chục Ampere hình(1.9).
Mặc dù năng lượng không lớn lắm nhưng công suất phát ra bởi thành phần điện dung của tia lửa nhờ thời gian rất ngắn (1µs) nên có thể đạt hàng chục, có khi tới hàng trăm KV. Tia lửa điện dung có màu xanh sáng kèm theo tiếng nổ lách tách đặc trưng.
Dao động với tần số cao (106÷ 107 Hz) và dòng lớn, tia lửa điện dung gây nhiễu vô tuyến và làm mòn điện cực bugi. Để giải quyết vấn đề vừa nêu, trên mạch thứ cấp ( như nắp delco, mỏ quẹt, dây cao áp) thường được mắc thêm các điện trở. Trong ô tô đời mới, người ta dùng dây cao áp có lõi bằng than để tăng điện trở.

Hình 1.9 : Quy luật biến đổi hiệu điện thế U và cường độ dòng điện thứ cấp i khi transistor công suất ngắt

Do tia lửa xuất hiện trước khi hiệu điện thế thứ cấp đạt giá trị U2m nên năng lượng tia lửa điện dung chỉ là một phần nhỏ của năng lượng phóng qua bugi. Phần năng lượng còn lại sẽ hình thành tia lửa điện cảm. Dòng qua bugi lúc này chỉ rơi vào khoảng 20÷40mA. Hiệu điện thế giữa hai điện cực bugi giảm nhanh đến giá trị 400÷500 V .Thời gian kéo dài của tia lửa điện cảm gấp 100 đến 1.000 lần thời gian tia lửa điện dung và thời gian này phụ thuộc vào loại bugi, khe hở bugi và chế độ làm việc của động cơ. Thường thì thời gian tia lửa điện cảm vào khoảng 1 ÷ 1,5 ms. Tia lửa điện cảm có màu vàng tím, còn gọi là đuôi lửa. Trong thời gian xuất hiện tia lửa, năng lượng tia lửa Wp được tính bởi công thức:
(1.21)
: thời gian suất hiện tia lửa trên điện cực bugi.
Trên thực tế, ta có thể sử dụng công thức gần đúng:

Trong đó:
và : lần lượt là cường độ dòng điện trung bình, hiệu điện thế trung bình và thời gian xuất hiện tia lửa trung bình giữa hai điện cực của bugi.
Kết quả tính toán và thực nghiệm cho thấy rằng, ở tốc độ thấp của động cơ, có giá trị khoảng 20÷50 mJ.

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH
2
2.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
2.1.1 NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống

Khi ECU động cơ nhận được tín hiệu gửi về, trong đó quan trọng nhất là các xung G, xung NE và tín hiệu của cảm biến đo gió, bộ xử lý của ECU sẽ tính toán và chọn ngay ra một điểm trên bề mặt lập trình, tức là chọn ngay một góc đánh lửa sớm tối ưu ở tốc độ và mức tải đó (chương trình đánh lửa sớm ESA- Electronic Spark Advance). Rồi thông qua một bóng điều khiển trong ECU xuất xung IGT (ignition timing) tới IC đánh lửa. Khi IC đánh lửa nhận được xung IGT ở đầu vào mạch transisitor, mạch này điều khiển bóng Transistor ON để nối mát cho cuộn sơ cấp W1 của bôbin qua chân C của IC đánh lửa. Khi đó xuất hiện dòng sơ cấp trong bôbin tạo ra từ trường , từ trường tồn tại trong bôbin cho tới khi bóng Transistor OFF, khi đó từ trường biến thiên cực nhanh và cảm ứng ra xung cao áp ở cuộn dây thứ cấp W2 của bôbin. Xung cao áp này được bộ chia điện đưa đến bugi theo thứ tự nổ của động cơ (hoặc tới thẳng bugi), tạo tia lửa điện đốt cháy hòa khí.
Hình 2.2: Bản đồ bề mặt lập trình và thời điểm đánh lửa
Như vậy, thời điểm mất xung IGT chính là thời điểm đánh lửa. Do đó, trước TDC của mỗi máy, ECU phải gửi ra một xung IGT và xung đó phải mất trước TDC để tạo ra góc đánh lửa sớm .
Khi chế độ làm việc của động cơ thay đổi, muốn tạo góc đánh sớm hơn nữa thì ECU chỉ việc dịch xung IGT về trước TDC xa hơn.
Xung phản hồi IGF (ignition feedback) sẽ được gửi trở lại bộ xử lý trung tâm trong ECU để báo rằng hệ thống đánh lửa đang hoạt động nhằm phục vụ công tác chuẩn đoán và điều khiển phun xăng. Trong trường hợp không có xung IGF, các kim phun xăng sẽ ngừng phun sau thời gian vài giây.
Trong trường hợp hệ thống đánh lửa không có IC đánh lửa mà chỉ có bóng Tr điều khiển, thì ECU phải xuất xung IGT điều khiển bóng Tr để thông mạch và ngắt mạch sơ cấp của bôbin ( Mitsubishi Lanser CC4G92, 4G93)
Trong trường hợp hệ thống đánh lửa lập trình không có bộ chia điện (loại hai bugi chung 1 bôbin hoặc mỗi bôbin ngồi trên đầu 1 bugi) thì ECU còn phải xuất xung IGT đến từng IC đánh lửa theo thứ tự nổ của động cơ.
Hình 2.3 : So sánh hệ thống đánh lửa lập trình và hệ thống đánh lửa cơ khí dùng bộ điều chỉnh đánh lứa sớm kiểu ly tâm và kiểu chân không
Đồ thị hình 2.3 mô tả sự sai lệch giữa hai kiểu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử và cơ khí. Đối với hệ thống đánh lửa thường, việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm được thực hiện bằng cơ khí với cơ cấu đánh lửa sớm chân không và đánh lửa sớm ly tâm. Đường đặc tính đánh lửa rất đơn giản và khác rất nhiều so với đường đặc tính đánh lửa lý tưởng được tính toán bằng thực nghiệm. Còn đối với hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử, góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh gần sát với đặc tính lý tưởng.
2.1.2 CHỨC NĂNG CỦA ESA
2.1.2.1 Điều khiển thời điểm đánh lửa

Hình 2.4: Điều khiển thời điểm đánh lửa
-Trong hệ thống đánh lửa sớm ESA góc đánh lửa sớm thực tế khi động cơ đang hoạt động được xác định = góc đánh lửa sớm ban đầu + góc đánh lửa sớm cơ bản + góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh.
- Góc đánh lửa sớm ban đầu phụ thuộc và vị trí của bộ chia điện hoặc cảm biến vị trí G, thông thường góc đánh lửa sớm ban đầu được điều chỉnh trong khoảng 50÷150 trước điểm chết trên ở tốc độ cầm chừng. Đối với hệ thống ESA khi điều chỉnh góc đánh lửa sớm ta chỉ điều chỉnh được góc đánh lửa sớm ban đầu.
-Góc đánh lửa sớm cơ bản là góc đánh lửa đã được lập trình sẵn trong ECU bởi nhà sản xuất. Khi ECU nhận được tín hiệu tốc độ động cơ NE và tín hiệu lưu lượng khí nạp PIM (VS, VG hoặc KS) nó sẽ tính toán và chọn ngay ra 1 góc đánh lửa sớm cơ bản trên bề mặt lập trình phù hợp với chế độ hoạt động của động cơ.
-Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh là góc đánh lửa sớm được cộng thêm hoặc giảm đi khi ECU nhận được các tín hiệu khác như nhiệt độ động cơ (THW), nhiệt độ khí nạp, tín hiệu kích nổ (KNK)..

a) Điều khiển đánh lửa khi khởi động
Khi khởi động, tốc độ của động cơ thấp và khối lượng không khí nạp chưa ổn định, nên không thể sử dụng tín hiệu VG , VS, KS hoặc PIM làm các tín hiệu điều chỉnh. Vì vậy, thời điểm đánh lửa được đặt ở góc thời điểm đánh lửa ban đầu. Góc thời điểm đánh lửa ban đầu được điều chỉnh trong IC dự trữ ở ECU động cơ.
Ngoài ra tín hiệu NE dùng để xác định khi động cơ đang được khởi động, và tốc độ của động cơ là 500 v/phút hoặc nhỏ hơn cho biết rằng việc khởi động đang xảy ra. Tùy theo động cơ có một số loại xác định động cơ đang khởi động khi ECU động cơ nhận được tín hiệu máy khởi động STA.
Xác định góc thời điểm đánh lửa ban đầu:

Hình 2.6: Xác định góc đánh lửa ban đầu
ECU nhận biết trục khuỷu đã đạt đến 50,70 hay 100 trước điểm chết trên BTDC (tùy theo loại động cơ) khi nó nhận được tín hiệu NE đầu tiên (điểm B trong hình 2.6) theo sau một tín hiệu G (điểm A hình 2.6). Góc này được hiểu như góc thời điểm đánh lửa ban đầu.

b) Điều khiển đánh lửa sau khi khởi động
Điều khiển đánh lửa sau khởi động được thực hiện trong quá trình hoạt động bình thường.
Các hiệu chỉnh khác nhau (dựa trên các tín hiệu từ cảm biến có liên quan) được thêm vào góc thời điểm đánh lửa ban đầu và thêm vào góc đánh lửa sớm cơ bản (được xác định bởi tín hiệu áp suất đường ống nạp hay tín hiệu lượng khí nạp và tín hiệu tốc độ động cơ):
Thời điểm đánh lửa = góc thời điểm đánh lửa ban đầu + góc đánh lửa sớm cơ
bản + góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh.
Trong qua trình hoạt động bình thường của chức năng điều khiển thời điểm đánh lửa sau khi khởi động, tín hiệu thời điểm đánh lửa (IGT) mà bộ vi sử lý tính toán được phát ra qua IC dự phòng.
2.1.2.2 Góc đánh lửa sớm
Góc đánh lửa sớm cơ bản là góc đánh lửa được lập trình sẵn trong ECU do nhà sản xuất. Khi ECU nhận được tín hiệu NE và VG (PIM, KS, VS), ECU sẽ tính toán và chọn ngay ra một góc đánh lửa tối ưu trên bề mặt lập trình phù hợp với tình trạng hoạt động của động cơ.
a) Điều khiển khi tín hiệu IDL bật ON
Khi tín hiệu IDL bật ON, thời điểm đánh lửa là sớm theo tốc độ của động cơ. Trong một số kiểu động cơ thay đổi khi điều hòa không khí bật ON hoặc OFF ( xem khu vực đường nét đứt trên hình). Ngoài ra, trong các kiểu này, một số kiểu có góc đánh lửa sớm là 0 khi máy chạy ở tốc độ không tải chuẩn.

b) Điều khiển khi tín hiệu IDL bật OFF
Thời điểm đánh lửa được xác định theo tín hiệu NE và VG (hoặc PIM, KS, VS) dựa vào các dữ liệu được lưu trong ECU động cơ.
Tùy theo kiểu động cơ, 2 góc đánh lửa sớm cơ bản được lưu trữ trong ECU động cơ. Các dữ liệu của một trong các góc này được dùng để xác định góc đánh lửa sớm dựa trên chỉ số ốctan của nhiên liệu, nên có thể chọn các dữ liệu phù hợp với nhiên liệu được người lái sử dụng. Ngoài ra, một số kiểu xe đánh giá tỷ số ốctan của nhiên liệu, sử dụng tín hiệu KNK để tự động thay đổi các dữ liệu để xác định thời điểm đánh lửa.
2.1.2.3 Góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh
a) Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ
Tùy thuộc vào nhiệt độ động cơ được nhận biết từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát mà góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh tăng hoặc giảm cho thích hợp với điều kiện cháy của hòa khí trong buồng đốt. Khi nhiệt độ của động cơ nằm trong khoảng -200 đến 600 góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh sớm hơn từ 00 đến 150. Nếu nhiệt độ động cơ nhỏ hơn -200, góc đánh lửa sớm cũng chỉ được cộng thêm 150 ( hình 2.9).

Hình 2.9 : Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ động cơ.
Sở dĩ, phải tăng góc đánh lửa sớm khi động cơ nguội là vì ở nhiệt độ thấp tốc độ cháy của hòa khí chậm nên phải kéo dài thời gian để nhiên liệu cháy hết nhằm tăng công suất động cơ.
Khi nhiệt độ động cơ nằm trong khoảng từ 60o ÷ 1100C, ECU không thực hiện hiểu chỉnh góc đánh lửa sớm theo nhiệt độ.
Trong trường hợp động cơ quá nóng (over temperature) (>1100C) sẽ dễ gây ra hiện tượng kích nổ và làm tăng nồng độ OXY trong khí thải, vì vậy ECU sẽ giảm góc đánh lửa xuống một góc tối đa là 50.

b) Hiệu chỉnh để tốc độ không tải chạy ổn định

Hình 2.10 : Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm để tốc độ chạy không tải ổn định
Ở chế độ cầm chừng tốc độ của động cơ bị dao động do tải của động cơ thay đổi, việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm có tác dụng ổn định tốc độ không tải của động cơ. Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, tín hiệu từ công tác bướm ga (hoặc cảm biến vị trí bướm ga) báo về ECU cho biết động cơ đang làm việc ở chế độ cầm chừng. Kết hợp với tín hiệu tốc độ động cơ (NE) và tốc độ xe (SPD), ECU sẽ điều khiển tăng hoặc giảm góc đánh lửa sớm. Góc hiệu chỉnh tối đa trong trường hợp này là ± 50 . Khi tốc độ tăng cao, ECU sẽ không hiệu chỉnh. Trên một số loại động cơ việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm này phụ thuộc vào điều kiện sử dụng máy lạnh hay điều chỉnh góc đánh lửa sớm khi tốc độ cầm chừng giảm xuống dưới mức quy định.
c) Hiệu chỉnh tiếng gõ
Nếu động cơ xảy ra tiếng gõ cảm tiếng gõ sẽ chuyển xung động này thành tín hiệu điện áp và gửi nó tới ECU động cơ. ECU nhận biết độ lớn của tiếng gõ ở 3 cấp độ: mạnh, trung bình và yếu. Tùy theo độ lớn của tín hiệu KNK, nó thay đổi góc đánh lửa muộn hiệu chỉnh. Nói theo cách khác, nếu tiếng gõ xảy ra mạnh thời điểm đánh lửa muộn đi nhiều trong khi nếu tiếng gõ yếu nó sẽ làm muộn ít hơn. Khi tiếng gõ ngừng, ECU sẽ ngừng việc làm muộn và bắt đầu làm sớm thời điểm đánh lửa từng ít một. Thời điểm đánh lửa này được làm sớm liên tục cho tới khi tiếng gõ động cơ lại xảy ra, và khi đó thời điểm đánh lửa lại được làm muộn đi.
Việc làm muộn thời điểm đánh lửa trong khi xảy ra tiếng gõ được thực hiện trong dải hiệu chỉnh tiếng gõ. Ở một số loại động cơ, điều này có nghĩa là khi đang hoạt động ở dưới chế độ tải nặng (độ chân không dưới 200mmHg ), trong khi ở những loại khác nó bao gồm ở tất cả các chế độ tải. ECU phản hồi các tín hiệu từ cảm biến tiếng gõ để hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa như trên hình 2.11.
d) Hiệu chỉnh điều khiển mô men
Trong trường hợp xe có lắp đặt ECT (hộp số tự động), mỗi ly hợp và phanh trong bộ truyền bánh răng hành tinh của hộp số tạo ra va đập lan truyền trong khi chuyển số một, số kiểu xe va đập này được giảm bằng các làm giảm thời điểm đánh lửa khi chuyển xuống hay lên số.
Khi chuyển số bắt đầu ECU động cơ làm muộn thời điểm đánh lửa để giảm mô men của động cơ. Kết quả là, va đập do ăn khớp của ly hợp và phanh trong bộ bánh răng hành tinh giảm xuống và chuyển số diễn ra êm hơn. Góc thời điểm đánh lửa được
làm muộn tới một giá trị tối đa là khoảng 200 bằng hiệu chỉnh này. Hiệu chỉnh này không diễn ra khi nhiệt độ nước làm mát hay điện áp ắc quy dưới một giá trị xác định.
e) Các hiệu chỉnh khác
Hiệu chỉnh phản hồi của tỷ lệ không khí - nhiên liệu.
Trong lúc hiệu chỉnh phản hồi của tỷ lệ không khí – nhiên liệu, tốc độ của động cơ sẽ thay đổi theo lượng phun nhiên liệu tăng – giảm. Để duy trì tốc độ chạy không tải ổn định, thời điểm đánh lửa được làm sớm lên trong thời gian hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ không khí - nhiên liệu cho phù hợp với lượng phun nhiên liệu. Việc hiệu chỉnh này không được thực hiện trong khi xe chạy .
Hiệu chỉnh EGR.
Khi EGR đang hoạt động và tiếp điểm IDL bị ngắt, thời điểm đánh lửa được làm sớm lên theo khối lượng khí nạp và tốc độ của động cơ để tăng khả năng làm việc.
Hiệu chỉnh điều khiển xe chạy tự động.
Khi xe chạy xuống dốc trong khi hệ thống điều khiển chạy xe tự động đang hoạt động, một tín hiệu được chuyển từ ECU điều khiển chạy tự động đến ECU động cơ để làm muộn thời điểm đánh lửa nhằm giảm thiểu sự thay đổi momen quay của động cơ.
Hiệu chỉnh điều khiển lực kéo.
Thời điểm đánh lửa được làm muộn đi khi việc điều khiển lực kéo đang được thực hiện để giảm mô men quay của động cơ.
Hiệu chỉnh chuyển tiếp.
Trong quá trình chuyển đổi từ giảm tốc đến tăng tốc thời điểm đánh lửa sẽ sớm lên hoặc muộn đi theo sự tăng tốc.
f) Điều khiển góc đánh lửa sớm tối đa và tối thiểu
Nếu thời điểm đánh lửa (thời điểm đánh lửa ban đầu +góc đánh lửa sớm cơ bản + góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh) trở nên không bình thường, hoạt động của động cơ sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Để ngăn chăn điều này, ECU động cơ điều khiển góc đánh lửa thực tế (thời điểm đánh lửa) sao cho tổng góc đánh lửa sớm cơ bản và góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh không thể lớn hay nhỏ hơn một giá trị xác định được thể hiện như hình vẽ.

2.2 CÁC HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH TIÊU BIỂU

Hình 2.13: Các kiểu hệ thống đánh lửa lập trình
Trên sơ đồ hình 2.13 là các kiểu hệ thống đánh lửa lập trình với các phương án khác nhau:
Phương án 1: Hệ thống đánh lửa SI
Sau khi ECU động cơ nhận được tín hiệu từ các cảm biến, thông qua chương trình ESA xuất xung IGT để điều khiển đánh lửa. Xung IGT có thể được gửi tới IC đánh lửa (hoặc Transistor hay còn gọi là bóng công suất) và IC đánh lửa (hoặc bóng công suất) sẽ điều khiển đóng – ngắt (ON-OFF) dòng sơ cấp của bôbin để tạo ra dòng điện cao áp rồi thông qua bộ chia điện chia tới các bugi theo đúng thứ tự nổ của động cơ.
Phương án 2: Hệ thống đánh lửa BSI với bôbin kép
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ các cảm biến, thông qua chương trình ESA xuất xung IGT để điều khiển đánh lửa. Xung IGT có thể được xuất ra theo nhóm IGT1, IGT2. IGT3 hoặc IGT4 để điều khiển từng bôbin và mỗi bôbin thực hiện cấp điện cao áp đồng thời cho 2 bugi, trong đó 1 bugi ở kỳ nén và 1 bugi ở kỳ xả. Trong phương án này có nhiều dạng khác nhau phụ thuộc cụm bôbin có kèm IC đánh lửa, kèm bóng hoặc chỉ riêng bôbin hay không.
Phương án 3: Hệ thống đánh lửa BSI với bôbin riêng biệt.
Đối với phương án này, bôbin được lắp trực tiếp trên đầu bugi để cấp điện cao áp cho bugi đó. Xung IGT sẽ được ECU gửi lần lượt tới từng bôbin theo đúng thứ tự nổ của động cơ. Trong phương án này có nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào cấu tạo của cụm bôbin có kèm IC đánh lửa, kèm bóng hoặc chỉ riêng bôbin hay không.
2.2.1 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH SI
2.2.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Hình 2.14: Hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện (SI)
Trong hệ thống đánh lửa này cụm bộ chia điện chỉ gồm các xung và cơ cấu chia điện cao áp (nắp và con quay), bôbin và IC đánh lửa được bố trí ở ngoài bộ chia điện.
Hệ thống đánh lửa có bộ chia điện (SI) được chia làm nhiều loại khác nhau phụ thuộc vào cách bố trí các cụm thiết bị trong bộ chia điện.
Dưới đây là một ví dụ về hệ thống đánh lửa SI hình 2.15:

Hình 2.15 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa lập trình có bộ chia điện
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết bộ xử lý trung tâm sẽ thông qua chương trình ESA được cài đặt sẵn trong bộ nhớ để đưa ra lệnh điều khiển đánh lửa và thông qua bóng T1 trong ECU xuất ra xung IGT để điều khiển đánh lửa.
Xung IGT sẽ thông qua mạch kiểm soát góc ngậm điện (còn gọi là mạch điều khiển bóng) để điều khiển bóng T2 trong IC đánh lửa thực hiện đóng – ngắt (ON-OFF) dòng sơ cấp của bôbin để tạo ra điện cao áp ở cuộn thứ cấp. Điện cao áp của bôbin sẽ thông qua con quay và nắp chia điện của bộ chia điện để chia đến lần lượt từng bugi theo đúng thứ tự nổ. Như vậy mỗi một lần đánh lửa ở bugi nào đó thì ECU phải xuất xung IGT để điều khiển đánh lửa một lần.
Để điều chỉnh đánh lửa sớm (như đã trình bày ở trên) thì ECU chỉ việc dịch chuyển vị trí xung IGT so với điểm chết trên (TDC) của mỗi máy.
Để phản ánh tình trạng đánh lửa đồng thời tạo xung kích hoạt hệ thống phun xăng thì trong một số IC đánh lửa có mạch tín hiệu phản hồi. Thông qua mạch này mỗi lần đánh lửa IC đánh lửa lại gửi 1 xung IGF phản hồi ngược lại ECU.

2.2.1.2 Một số kiểu tiêu biểu
Kiểu 1

Hình 2.16: Hệ thống đánh lửa SI của TOYOTA
Trong hệ thống đánh lửa này cụm bộ chia điện chỉ gồm cảm biến G, cảm biến NE và bộ phận chia điện, IC đánh lửa và bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất ra xung điều khiển đánh lửa IGT tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng – ngắt (ON – OFF) dòng sơ cấp để tạo ra điện áp cao ở cuộn thứ cấp. Dòng điện cao áp này sẽ được đưa trở lại bộ phận chia điện, thông qua con quay và nắp chia điện, dòng điện cao áp sẽ được đưa tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Đồng thời IC đánh lửa gửi 1 tín hiệu IGF quay trở lại ECU để xác nhận có đánh lửa và sử dụng làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 2

Hình 2.17: Hệ thống đánh lửa SI của NISSAN
Trong hệ thống đánh lửa này bộ chia điện bao gồm cảm biến G, cảm biến NE và bộ phận chia điện (con quay chia điện và nắp), Transistor (bóng công suất) và bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được xung từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới bóng công suất. Xung IGT điều khiển trực tiếp Transistor (bóng công suất) đóng – ngắt (ON- OFF) dòng sơ cấp, làm xuất hiện điện cao áp U2 ở cuộn thứ cấp của bôbin. Dòng U2 được đưa tới bộ phận chia điện, chia tới bugi theo thứ tự nổ của động cơ.
Kiểu 3

Hình 2.18: Hệ thống đánh lửa của TOYOTA
Trong hệ thống đánh lửa này bộ chia điện bao gồm xung G, NE, IC đánh lửa và bộ phận chia điện, bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động tương tự kiểu 1
Kiểu 4

Hình 2.19: Hệ thống đánh lửa SI của TOYOTA
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này, bộ chia điện gồm có xung NE và bộ phận chia điện, IC đánh lửa và bôbin nằm ở ngoài.
Nguyên lý hoạt động tương tự kiểu 1 chỉ khác là ECU chỉ nhận tín hiệu NE và không có tín hiệu G.
Kiểu 5

Hình 2.20: Hệ thống đánh lửa SI của NISSAN, MISUBISHI sử dụng cảm biến quang điện
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này cảm biến NE, cảm biến G, bóng công suất, bôbin và bộ phận chia điện đều nằm trong bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được xung từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT. Xung IGT điều khiển trực tiếp bóng công xuất, đóng – ngắt (ON – OFF) dòng sơ cấp làm suất hiện dòng điện cao áp U2 ở cuộn thứ cấp. Dòng U2 được đưa tới bộ phận chia điện chia tới bugi theo thứ tự nổ của động cơ.
Kiểu 6

Hình 2.21: Hệ thống đánh lửa SI dòng TOYOTA sử dụng cảm biến từ điện
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này cảm biến NE, cảm biến G, IC đánh lửa,bôbin và bộ phận chia điện nằm trong bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được xung từ cảm biến G và NE, thông qua chương trình ESA xuất xung đánh lửa IGT tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng – ngắt (ON – OFF) dòng sơ cấp làm xuất hiện dòng điện cao áp U2 trên cuộn thứ cấp của bôbin. Dòng điện cao áp U2 được đưa tới bộ phận chia điện để chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Ngoài ra IC đánh lửa còn gửi xung phản hồi IGF tới ECU để xác nhận đánh lửa và sử dụng là tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 7

Hình 2.22: Hệ thống đánh lửa SI dòng HONDA
Trong hệ thống đánh lửa này, bộ chia điện bao gồm cảm biến NE, cảm biến G, cảm biến TDC và cơ cấu chia điện (con quay chia điện và nắp), IC đánh lửa và bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyện lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến G, NE và TDC, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng – ngắt (ON - OFF) dòng điện sơ cấp là xuất hiện dòng điện cao áp U2 tại cuộn thứ cấp của bôbin. Dòng U2 được đưa tới bộ phận chia điện để chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Ngoài ra IC đánh lửa còn gửi xung phản hồi IGF về ECU để xác nhận đánh lửa và sử dụng làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.

Kiểu 8

Hình 2.23: Hệ thống đánh lửa SI dòng HONDA
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này, cảm biến G, cảm biến NE, cảm biến TDC, IC đánh lửa, bộ phận chia điện cao áp đều nằm trong bộ chia điện, bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ các cảm biến, thông qua chương trình ESA xuất ra xung điều khiển đánh lửa, xung này được đưa tới IC đánh lửa. IC đánh lửa thực hiện đóng – ngắt dòng sơ cấp tạo ra dòng điện cao áp U2 tại cuộn thứ cấp. Dòng điện cao áp này được đưa tới bộ phận chia điện chia cho bugi theo đúng thứ tự nổ. Đồng thời IC đánh lửa gửi xung phản hồi IGF về ECU để xác nhận đánh lửa và làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 9

Hình 2.24: Hệ thống đánh lửa dòng MISUBISHI, MAZDA, FORD.
Trong hệ thống kiểu này cảm biến NE, TDC, bóng công suất, bôbin, bộ phận chia điện đều nằm trong bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và cảm biến TDC, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới bóng công suất. Xung IGT điều khiển trực tiếp bóng công suất đóng – ngắt dòng sơ cấp, tạo ra trên cuộn thứ cấp một dòng điện cao áp U2. Sau đó dòng điện cao áp được đưa tới bộ phận chia điện chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Loại này không có xung phản hồi.
Kiểu 10

Hình 2.25:Hệ thống đánh lửa SI dòng HONDA
Trong hệ thống đánh lửa hình 2.25 cảm biến NE, cảm biếnG, cảm biến TDC, IC đánh lửa, bôbin và bộ phận chia điện đều nằm trong bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ các cảm biến NE, G, TDC, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng - ngắt dòng sơ cấp làm xuất hiện dòng điện cao áp U2 tại cuộn thứ cấp của bôbin. Sau đó U2 được đưa tới bộ phận chia điện chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ của động cơ. Đồng thời IC đánh lửa gửi xung phản hồi IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và kích hoạt hệ thống phun xăng.

Kiểu 11

Hình 2.26: Hệ thống đánh lửa SI dòng TOYOTA
Trong hệ thống đánh lửa hình 2.26 cảm biến NE, IC đánh lửa và bộ phận chia điện nằm trong bộ chia điện còn bôbin nằm ngoài bộ chia điện.
Nguyên lý hoạt đông:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu NE thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới IC đánh lửa (nằm trong bộ chia điện) đóng – ngắt dòng sơ cấp trong bôbin nằm ngoài bộ chia điện tạo ra dòng điện cao áp U2. Sau đó dòng U2 được đưa tới bộ phận chia điện chia tới bugi theo đúng thứ tự nổ. Đồng thời IC đánh lửa gửi xung phản hồi IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và kích hoạt hệ thống phun xăng.

2.2.2 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA BSI MỖI BUGI MỘT BÔBIN
2.2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Hệ thống đánh lửa BSI có một số kiểu phụ thuộc vào nhóm bôbin. Trên hình 2.27 là sơ đồ của hai kiểu tiêu biểu.
Hình 2.27:Hệ thống đánh lửa BSI mỗi bugi một bôbin
a : Bôbin kèm hộp bóng Transistor
b : Bôbin kèm IC đánh lửa
Với các kiểu đánh lửa kiểu này mỗi bôbin được lắp ngay trên đầu bugi, đầu cao áp được chế tạo liền với tẩu bugi. Bôbin được cấp nguồn (+) sẵn và chờ thông mát (-) ở hộp bóng hoặc IC đánh lửa.
Sau đây là xung tín hiệu IGT và IGF của hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin kèm IC đánh lửa (đối với loại bôbin đi kèm bóng thì không có tín hiệu IGF).
Hình 2.28: Dạng xung điều khiển IGT và xung IGF
ECU sau khi nhận được các tín hiệu cần thiết thông qua chương trình ESA sẽ tính toán thời điểm đánh lửa sớm tối ưu, rồi xuất lần lượt các xung IGT để điều khiển các Transistor hoặc IC đánh lửa thực hiện ON- OFF dòng điện sơ cấp của từng bôbin theo thứ tự nổ để tạo ra điện cao áp đánh lửa đốt cháy hòa khí.
2.2.2.2 Một số kiểu tiểu biểu
Kiểu 1

Hình 2.29:Hệ thống đánh lửa dòng TOYOTA
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng bôbin kèm IC đánh lửa để điều khiển đánh lửa, ECU chỉ việc gửi xung IGT tới các bôbin theo đúng thứ tự nổ (1-3-4-2).
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới từng IC đánh lửa theo thứ tự nổ. IC đánh lửa sẽ đóng – ngắt dòng sơ cấp của bôbin làm sinh ra dòng điện cao áp trên cuộn thứ cấp. Do mỗi bôbin được lắp trên đầu một bugi nên dòng điện cao áp đánh xuyên qua duy nhất chỉ bugi đó. Ngoài ra IC đánh lửa còn gửi xung IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 2

Hình 2.30: Hệ thống đánh lửa dòngNISSAN
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng bôbin kèm Transistor (bóng công suất).
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển đánh lửa IGT tới từng Transistor (bóng công suất) theo thứ tự nổ, đóng – ngắt trực tiếp dòng sơ cấp của bôbin làm sinh ra dòng điện cao áp trên cuộn thứ cấp. Do mỗi bôbin được lắp trên đầu một bugi nên dòng điện cao áp đánh xuyên qua duy nhất chỉ bugi đó. Kiểu này không có xung phản hồi IGF.
Kiểu 3

Hình 2.31: Hệ thống đánh lửa dòngNISSAN
Hệ thống kiểu này sử dụng một hộp bóng công suất tách rời với các bôbin.
Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý hoạt động của kiểu này tương tự kiểu 2.
Kiểu 4

Hình 2.32: Hệ thống đánh lửa dòngTOYOTA
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng 1 IC đánh lửa chung cho 4 bôbin và tách biệt với 4 bôbin.
Nguyên lý hoạt động: nguyên lý hoạt động của kiểu này tương tự kiểu 1.
Kiểu 5

Hình 2.33 : Hệ thống đánh lửa của hãng FORD, HYUNDAI
Hệ thống đánh lửa này sử dụng 4 bôbin được lắp trên đầu bugi của 4 máy. Việc điều khiển đóng – ngắt dòng sơ cấp được điều khiển trực tiếp trong ECU thông qua bóng Tr1, Tr2, Tr3, Tr4.
Nguyên lý làm việc:
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, thông qua chương trình ESA xuất xung điều khiển trực thiếp bóng Tr trong ECU để đóng – ngắt dòng sơ cấp trong bôbin tương ứng theo đúng thứ tự nổ. Để tạo ra tia lửa ở bugi để đốt cháy hòa khí.

2.2.3 HỆ THỐNG BSI BÔBIN KÉP
2.2.3.1 Nguyên lý hoạt động
Loại sử dụng 1 bôbin cho 2 bugi

Hình 2.34: Hệ thống đánh lửa BSI với bôbin kép
Các bôbin phải được gắn vào bugi của hai xylanh song hành. Ví dụ: đối với động cơ 4 xylanh có thứ tự kỳ nổ 1-3-4-2, ta sử dụng hai bôbin. Bôbin thứ nhất có hai đầu của cuộn thứ cấp được nối trực tiếp với bugi số 1 và số 4 còn bôbin thứ hai được
nối với bugi số 2 và số 3.
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, ECU căn cứ vào thứ tự nổ của động cơ sẽ xuất lần lượt tuần tự các xung IGT1 và IGT2 để điều khiển Transistor hoặc
IC đánh lửa đóng - ngắt (ON - OFF) dòng sơ cấp của từng bôbin để tạo ra điện cao áp ở cuộn thứ cấp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được cắm trực tiếp vào 2 bugi nên điện cao áp sẽ được đánh xuyên qua 2 bugi, trong đó một bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả. Phân phối điện cao áp được thực hiện như sau.
Giả sử điện áp thứ cấp xuất hiện ở bugi số 1 và số 4 ta có :
Utc = U1 + U4

Trong đó :
- Utc : hiệu điện áp ở cuộn thứ cấp.
- U1 và U4 : hiệu điện áp đặt vào khe hở của bugi số 1 và số 4.
- R1 và R4 :là điện trở khe hở bugi số 1 và số 4.
Ở thời điểm đánh lửa, xylanh số 1 và số 4 cùng ở vị trí gần điểm chết trên nhưng trong hai kỳ khác nhau nên điện trở khe hở bugi của các xylanh trên cũng khác nhau R1 ≠R4. Lấy ví dụ xylanh số 1 đang ở kỳ nén thì R1 cũng rất lớn còn xylanh số 4 đang ở kỳ xả nên R4 rất nhỏ. Do đó R1¬>> R4 ta có U1 ≈ Utc, U4 ≈0 do vậy tia lửa chỉ xuất hiện ở bugi số 1, trong trường hợp ngược lại R1<<R4, ta có U1≈0, U4≈Utc , tia lửa sẽ xuất hiện ở bugi số 4. Quá trình tương tự cũng xảy ra đối với bugi số 2 và số 3. ECU đưa ra xung điều khiển để đóng mở transistor T1và T2 theo thứ tự nổ 1-3-4-2.
Loại sử dụng 1 bôbin cho 4 bugi

Hình 2.35:Hệ thống đánh lửa BSI sử dụng 1 bôbin cho 4 bugi
Trên hình 2.35, bôbin có hai cuộn sơ cấp được nối với bugi qua các diode cao áp. Do hai cuộn sơ cấp quấn ngược chiều nhau nên khi ECU điều khiển mở lần lượt Transistor T1 và T2 , điện áp trên cuộn thứ cấp sẽ đổi dấu. Khi ECU gửi xung IGT1 đóng ngắt T1, trên cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện dòng điện cáo áp, dòng điện này sẽ đánh xuyên qua bugi số 1 sang bugi số 4. Khi ECU gửi xung IGT2 đóng ngắt T2, trên cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện dòng điện cao áp, dòng điện này sẽ đánh xuyên qua bugi số 3 sang bugi số 2.
Diode số 5 và số 6 dùng để ngăn chặn ảnh hưởng giữa hai cuộn sơ cấp (lúc T1 hoặc T2 đóng) nhưng chúng làm tăng công suất tiêu hao trên IC đánh lửa.
Dạng xung điều khiển:

Hình 2.36: Dạng xung điều khiển
Trong trường hợp động cơ có 6 máy, 8 máy thì số bôbin sẽ tăng lên .
Ví dụ: đối với động cơ 6 xylanh là sơ đồ hình 2.37.

Hình 2.37: Sơ đồ hệ thống đánh lửa BSI với bôbin kép của động cơ 6 máy
Để đảm bảo đánh lửa theo đúng thứ tự nổ 1-5-3-6-2-4, mạch vào sẽ xác định xylanh cần đánh lửa theo bảng mã sau:

Xung IGDA Xung IGDB Xylanh
0 1 1 và 6
0 0 2 và 5
1 0 3 và 4
Trong trường hợp xung IGDA ở mức thấp (0), xung IGDB ở mức cao (1). Mạch xác định xylanh sẽ phân phối IGT đến đóng ngắt transistor T1. Khi transistor T1 ngắt, sức điện động cảm ứng trên cuộn thứ cấp sẽ tạo ra tia lửa cho bugi số 1 hoặc số 6. Hoạt động tương tự như vậy cho xylanh số 2 và số 5, số 3 và số 4, xung IGF là xung hồi tiếp, báo cho ECU biết hệ thống đánh lửa đang hoạt động .
2.2.3.2 Một số kiểu tiêu biểu
Kiểu 1

Hình 2.38: Hệ thống đánh lửa BSI dòng DAEWOO (Lanos - Nubira)
Trong hệ thống đánh lửa kiểu này 2 bôbin được điều khiển bởi cùng một IC đánh lửa. IC đánh lửa này không gắn liền với bôbin.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất lần lượt tuần tự hai xung điều khiển IGT1 và IGT2 tới IC đánh lửa. IC đánh lửa sẽ đóng - ngắt dòng sơ cấp của từng bôbin một theo thứ tự nổ của động cơ, làm xuất hiện ở mạch thứ cấp của bôbin một dòng điện cao áp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được lắp trực tiếp vào hai bugi của hai máy song hành nên dòng điện cao áp sẽ đánh xuyên qua hai bugi trong đó, 1 bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả. Đồng thời IC đánh lửa gửi tín hiệu phản hồi IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.

Kiểu 2

Hình 2.39: Hệ thống đánh lửa BIS bôbin kép dòng UAZ
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng một hộp bóng công suất để điều khiển 2 bôbin, bôbin 1 được lắp trên bugi số 1-4, bôbin 2 lắp trên bôbin 2-3.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất lần lượt tuần tự hai xung điều khiển IGT1 và IGT2 tới hộp bóng công suất. Bóng công suất sẽ đóng -ngắt dòng sơ cấp của từng bôbin một theo thứ tự nổ của động cơ, làm xuất hiện ở mạch thứ cấp của bôbin một dòng điện cao áp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được lắp trực tiếp vào hai bugi của hai máy song hành nên dòng điện cao áp sẽ đánh xuyên qua hai bugi trong đó 1 bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả.
Kiểu 3

Hình 2.40: Hệ thống đánh lửa BSI bôbin kép dòng TOYOTA
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng bôbin kèm IC đánh lửa.

Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được tín hiệu từ cảm biến NE và G, thông qua chương trình ESA xuất lần lượt tuần tự hai xung điều khiển IGT1 và IGT2 tới IC đánh lửa của từng bôbin theo đúng thứ tự nổ. IC đánh lửa sẽ đóng - ngắt dòng sơ cấp của bôbin, làm xuất hiện ở mạch thứ cấp của bôbin một dòng điện cao áp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được lắp trực tiếp vào hai bugi của hai máy song hành nên dòng điện cao áp sẽ đánh xuyên qua hai bugi trong đó 1 bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả. Đồng thời IC đánh lửa gửi tín hiệu phản hồi IGF trở lại ECU để xác nhận đánh lửa và làm tín hiệu kích hoạt hệ thống phun xăng.
Kiểu 4

Hình 2.41: Hệ thống đánh lửa BSI bôbin kép dòng NISSAN
Hệ thống đánh lửa kiểu này sử dụng Transistor (bóng công suất) kèm bôbin.
Nguyên lý hoạt động:
Hoạt động tương tự như kiểu 2 chỉ khác là ở kiểu này mỗi bôbin có 1 hộp bóng công suất riêng biệt.
Kiểu 5

Hình 2.42: Hệ thống đánh lửa BSI dòng FORD và HUYNDAI
Hệ thống đánh lửa kiểu này IC hoặc bóng công suất đã được tích hợp ngay bên trong ECU. Một đầu của bôbin luôn được nối với nguồn (+) ắc quy, đầu còn lại được nối với ECU để chờ thông mát.
Nguyên lý hoạt động:
Sau khi ECU nhận được các tín hiệu cần thiết, thông qua chương trình ESA lần lượt xuất xung điều khiển bóng T1 và T2 theo đúng thứ tự nổ để đóng – ngắt dòng sơ cấp trong bôbin làm sinh ra dòng điện cao áp trên cuộn thứ cấp. Do hai đầu của cuộn thứ cấp được lắp trực tiếp vào hai bugi của hai máy song hành nên dòng điện cao áp sẽ đánh xuyên qua hai bugi trong đó 1 bugi ở kỳ nén và một bugi ở kỳ xả.
Trong trường hợp động cơ có 6 máy, 8 máy thì chỉ việc thêm bôbin. Ví dụ với động cơ 6 máy ta chỉ việc thêm 1 bôbin, bôbin 1 sẽ được lắp với bugi số 1 và số 6, bôbin 2 lắp với bugi 5 và 2, bôbin 3 lắp với bugi 3 và 4. Về hoạt động thì không có gì thay đổi.

Hình 2.43: Hệ thống đánh lửa BSI của Ford Mondeo

2.3 CÁC CẢM BIẾN, ECU VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH

Hình 2.44: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa lập trình

Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa lập trình (hình 2.44) có thể chia làm 3 phần: các cảm biến, ECU và cơ cấu chấp hành.
Các cảm biến:
- Cảm biến tốc độ động cơ (NE).
- Cảm biến vị trí trục khủyu (G).
- Cảm biến khí nạp (VS, VG, KS, PIM).
- Cảm biến vị trí bướm ga (loại công tác, loại tuyến tính).
- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW).
- Cảm biến tiếng gõ (KNK).
ECU
Sau khi nhận tín hiệu từ các cảm biến, ECU sẽ tính toán và đưa ra thời điểm đánh lửa cho từng xylanh theo đúng thứ tự nổ và tình trạng hoạt động của động cơ.
Cơ cấu chấp hành
- IC : nhận tín hiệu IGT do ECU phát ra để đóng ngắt dòng sơ cấp trong bôbin một cách ngắt đoạn. Nó cũng gửi tín hiệu xác nhận đánh lửa IGF về ECU động cơ để điều khiển phun nhiên liệu và phục vụ cho công tác chẩn đoán.
- Transistor hay còn gọi là bóng công suất: nhận tín hiệu IGT do ECU phát ra để ngắt dòng sơ cấp trong bôbin một cách ngắt đoạn.
- Bôbin: biến đổi nguồn điện có hiệu điện thế thấp (12V hoặc 24V) thành xung điện áp cao từ 15KV÷40KV.
- Bugi: là nơi xuất hiện tia lửa cao áp để đốt cháy hòa khí.
2.3.1 CÁC CẢM BIẾN
2.3.1.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu (G) và tốc độ động cơ (NE)
Trong hệ thống đánh lửa lập trình, tín hiệu NE và tín hiệu cảm biến gió là hai tín hiệu chính quyết định thời điểm đánh lửa sớm cơ bản. Tín hiệu G xác định tín hiệu đánh lửa. Để xác định tín hiệu G và NE mỗi hãng lại có những cách khác nhau nhưng đề dựa trên 3 loại cảm biến sau.
a. Cảm biến từ điện
Nguyên lý chung:
Cảm biến từ điện chia làm hai loại: loại nam châm đứng yên và loại nam châm quay.
Loại nam châm đứng yên
Cảm biến bao gồm một rotor có số cánh phát xung tương ứng với số xylanh động cơ (cũng có loại 1 ,2 hoặc 3 cánh phát xung), một cuộn dây quấn quanh một lõi sắt từ ghép với một thanh nam châm vĩnh cửu. Cuộn dây và lõi sắt được đặt cách các cánh phát xung của rotor một khe nhỏ (0,2 0,4mm) và được cố định trên vỏ bộ chia điện. Khi rotor quay, các cánh phát xung lần lượt tiến lại gần và lùi ra xa cuộn phát xung.

Hình 2.45: Cảm biến từ điện loại nam châm đứng yên
Khi cánh phát xung ở vị trí như hình 2.46a , điện áp trên cuộn phát xung bằng 0. Khi cánh phát xung tiến lại gần cực từ của lõi thép, khe hở giữa cánh phát xung và lõi thép giảm dần và từ trường mạnh dần lên. Sự biến thiên của từ thông xuyên qua cuộn phát xung sẽ tạo ra sức điện động e ( hình 2. 46 b).

Trong đó:
- k : hệ số phụ thuộc chất liệu từ của lõi thép và khe hở giữa lõi thép và cánh phát xung.
- : số vòng dây cuốn trên lõi thép từ.
- n : tốc độ quay của rotor.
- : độ biến thiên của từ thông trong lõi thép từ.
Khi cánh phát xung của rotor đối diện với lõi thép, độ biến thiên của từ trường bằng 0 và sức điện động trong cuộn phát xung nhanh chóng giảm về 0 ( hình 2.46 C).
Khi cánh phát xung đi xa lõi thép ( hình 2.46 D), từ thông qua lõi thép giảm dần và sức điện động xuất hiện trong cuộn phát xung có chiều ngược lại (xung âm).
Ở chế độ khởi động, sức điện động phát ra rất nhỏ, chỉ vào khoảng 0,5 (V). Ở tốc độ cao lên khoảng vài chục V.

Hình 2.46 : Vị trí tương đối của rotor và cuộn dây nhận tín hiệu.

Hình 2.47 : Nguyên lý làm việc của cảm biến từ điện loại nam châm đứng yên.
Hình 2.47 mô tả quá trình biến thiên của từ thông lõi thép và xung điện áp ở hai đầu ra của cuộn phát xung. Xung này có dạng nhọn.
Loại nam châm quay.
Đối với loại này, nam châm được gắn trên rotor, còn cuộn phát xung được quấn quanh một lõi thép và cố định trên vỏ bộ chia điện. Khi nam châm quay, từ thông xuyên qua cuộn phát xung biến thiên tạo nên một sức điện động trong cuộn phát xung. Do từ thông qua cuộn phát xung đổi dấu nên sức điện động sinh ra trong cuộn phát xung lớn. Ở chế độ cầm chừng, tín hiệu điện áp ra khoảng 2(V) . Xung điện áp có dạng trên hình 2.48.

Hình 2.48: Cảm biến từ điện loại nam châm quay cho loại động cơ 8 xylanh.
1 . Rotor nam châm ; 2. Lõi thép từ ; 3.Cuộn phát xung.

Các kiểu cảm biến từ điện:
Cảm biến từ điện chia làm 3 kiểu: kiểu đặt trong bộ chia điện, kiểu đặt ở đầu trục cam và kiểu tách rời
Kiểu lắp trong bộ chia điện

Hình 2.49: Kiểu đặt trong bộ chia điện
Đối với kiểu này cảm biến vị trí trục khủy (G) và tốc độ động cơ (NE) đều được đặt trong bộ chia điện. Số lượng cánh phát xung của rotor và số lượng cuộn phát xung khác nhau tùy loại động cơ. Sau đây là kết cấu và hoạt động của bộ cảm biến G và NE tiêu biểu của dòng TOYOTA.
Tín hiệu G
Tín hiệu G báo cho ECU biết góc trục quay trục khuỷu, để xác định thời điểm đánh lửa so với điểm chết trên (TDC) của mỗi xylanh.
Các bộ phận để tạo tín hiệu này bao gồm:
- Rotor tín hiệu G có 4 cánh phát xung, được gắn vào trục của bộ chia điện và quay 1 vòng khi trục khuỷu quay 2 vòng.
- Cuộn phát xung G, được lắp vào bên trong vỏ của bộ chia điện.

Rotor có 4 cánh phát xung và kích hoạt cuộn phát xung 4 lần trong mỗi vòng quay trục bộ chia điện, tạo ra tín hiệu dạng sóng như hình vẽ. Từ tín hiệu này, ECU nhận biết được piston nào gần điểm chết trên (TDC).
Tín hiệu NE
Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để nhận biết tốc độ động cơ. Tín hiệu NE được sinh ra trong cuộn phát xung nhờ cánh phát xung giống như khi tạo ra tín hiệu G. Chỉ có sự khác biệt duy nhất là rotor cảm biến NE có 24 cánh phát xung. Nó kích hoạt cuộn phát xung 24 lần trong một vòng quay của trục bộ chia điện (tương ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu động cơ), tạo ra tín hiệu dạng sóng như hình vẽ. Từ các tín hiệu này, ECU động cơ nhận biết tốc độ đông cơ cũng như từng thay đổi 30¬¬¬¬0 một của góc quay trục khuỷu.

Các kiểu xung của cảm biến G và NE

Kiểu lắp ở đầu trục cam
Kết cấu và hoạt động của kiểu lắp ở đầu trục cam giống như kiểu lắp trong bộ chia điện.

Hình 2.52 : Kiểu lắp ở trục cam.

Kiểu lắp trên trục cam và trục khuỷu
So với các loại khác, cảm biến G và NE loại tách rời khác về vị trí lắp đặt của cảm biến, như trong hình vẽ. Tuy nhiên, chức năng cơ bản là giống nhau. Chuyển động quay của cánh phát xung G trên trục cam và cánh phát xung NE trên trục khuỷu làm thay đổi khe hở không khí giữa các cánh phát xung và cuộn phát xung. Sự thay đổi khe hở không khí tạo ra sự biến thiên của từ trường trong cuộn phát xung làm xuất hiện các xung G và NE theo nguyên lý cảm ứng từ điện đã nêu trên.

Hình 2.53: Cảm biến G và NE loại tách rời
Cảm biến vị trí trục cam (G)

Hình 2.54:Cảm biến vị trí trục cam (G) và xung tín hiệu
Trên trục cam đối diện với cuộn phát xung của cảm biến vị trí trục cam có các cánh phát xung. Số cánh phát xung là 1 hoặc 3 hoặc một số khác tùy theo kiểu động cơ ( trong hình vẽ có 3 cánh phát xung).
Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE)

Hình 2.55: Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE) và xung tín hiệu
Trên trục khuỷu đối diện với cuộn phát xung của cảm biến vị trí trục khuỷu có một rotor với 34 cánh phát xung chia đều trên chu vi và một khu vực có hai cánh khuyết. Khu vực có 2 cánh khuyết này có thể được sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu nhưng nó không thể xác định xem đó là điểm chết trên (TDC) của chu kỳ nén hoặc của kỳ xả. ECU động cơ kết hợp tín hiệu NE và tín hiệu G để xác định đầy đủ và chính xác góc của trục khuỷu. Ngoài loại này, một số bộ cảm biến có rotor với 12, 24 cánh phát xung.. , nhưng độ chính xác của việc phát hiện góc của trục khuỷu sẽ thay đổi theo số cánh phát xung. Ví dụ: loại có 12 cánh phát xung có độ chính xác về phát hiện góc trục khuỷu là 300.
b. Cảm biến quang điện
Nguyên lý chung
Cảm biến quang bao gồm hai loại, khác nhau chủ yếu ở phần tử cảm quang :
- Loại sử dụng một cặp LED - photo transistor.
- Loại sử dụng một cặp LED – photo diode.
Phần tử phát quang (LED – lighting emission diode)và phần tử cảm quang (photo transistor hoặc photo diode ) được đặt trong một cụm bao kín (có thể là bộ chia điện hoặc cảm biến trục cam). Đĩa cảm biến được gắn vào trục và có số rãnh tùy theo loại động cơ.
Điểm đặc biệt của hai loại phần 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 dòng ánh sáng.

Hình 2.56 : Nguyên lý làm việc của cảm biến quang
Khi đĩa cảm biến quay, dòng ánh sáng ra từ LED sẽ bị ngắt quãng làm phần tử cảm quang dẫn - ngắt liên tục, tạo ra các xung vuông.
Hình dạng và vị trí của các lỗ trên đĩa cảm biến sẽ quyết định biên dạng xung, tùy hệ thống đánh lửa mà người ta thiết kế đĩa có các kiểu xẻ rãnh khác nhau:

Hình 2.57: Hình dạng đĩa cảm biến và xung tín hiệu
a : đĩa cảm biến và hai xung đơn NE và G
b : đĩa cảm biến và xung kép NE và TDC
Các kiểu cảm biến quang
Kiểu lắp trong bộ chia điện

Hình 2.58: Cảm biến quang lắp trong bộ chia điện

Kiểu lắp ở đầu trục cam

Hình 2.59: Cảm biến quang lắp ở đầu trục khuỷu
c. Cảm biến Hall
Hiệu ứng Hall
Một tấm bán dẫn loại n có khích thước như hình vẽ được đặt trong từ trường đều B sao cho vector cường độ từ trường vuông góc với bề mặt của tấm bán dẫn ( hình 2.59 ) . Khi cho dòng điện Iv đi qua tấm bán dẫn có chiều từ trái qua phải , các hạt điện tử dịch chuyển với tốc độ trong tấm bán dẫn sẽ bị tác dụng bởi lực Lawrence là tích có hướng của hai vector và có chiều hướng từ dưới lên trên.
=q .
Vector vuông góc với vector ta có thể viết:
FL = q.B.v
Trong đó: q là điện tích của hạt.
Như vậy, dưới tác dụng của lực Lawrence, các hạt điện tử sẽ bị dịch lên phía trên của tấm bán dẫn khiến giữa hai bề mặt A1 và A2 xuất hiện hai lớp điện tích trái dấu. Sự xuất hiện hai lớp điện tích trái dấu này tạo ra một điện trường E giữa hai bề mặt A1và A2, ngăn cản quá trình dịch chuyển của các hạt điện tử, do chúng bị tác dụng bởi lực Coulomb Fc.
Fc= q.E
Khi đạt trạng thái cân bằng, giữa hai bề mặt A1 và A2 của tấm bán dẫn sẽ xuất hiện một hiệu điện thế ổn định UH
Khi cân bằng ta có:
FL = FC
 q. E = q.B.v
 E = B.v
 = B.v
 UH = B.v.a (2.1)
Từ định nghĩa cường độ dòng điện ta có :
Iv = j.S
Iv = q..v.a.d
 v = (2.2)
Trong đó:
- j : vectơ mật độ dòng điện.
-  : mật độ của hạt điện tử.
- d : bề dầy của tấm bán dẫn.
- a : chiều cao của tấm bán dẫn.
Thế (2.2) vào (2.1) ta được:

Điện áp UH chỉ vào khoảng vài trăm mV. Nếu dòng điện Iv được giữ không đổi thì khi thay đổi từ trường B, điện thế UH sẽ thay đổi. Sự thay đổi từ trường làm thay đổi điện áp UH tạo ra các xung điện áp được ứng dụng trong cảm biến Hall. Hiện tượng vừa trình bày trên được gọi là hiệu ứng Hall (tên của người đã khám phá ra hiện tượng này).
Dựa vào hiệu ứng Hall người ta chế tạo ra cảm biến Hall với các kiểu lắp trong bộ chia điện hoặc lắp ở đầu trục cam, trục khủy và trên đầu bánh đà. Ngoài ra còn được dùng để chế tạo cảm biến chân ga, cảm biến bướm ga, cảm biến tốc độ ô tô .v.v.
Để tạo ra cảm biến Hall người ta phải chế tạo IC Hall đó là một mạch IC tổ hợp gồm mạch ổn áp 5(V), mạch khếch đại tín hiệu Hall và mạch biến đổi xung đầu ra.
Hình 2.61: Cấu tạo của cảm biến Hall

Để chế tạo 1 cảm biến Hall lắp trong bộ chia điện thì IC Hall được gắn vào một khung dẫn từ và một nam châm vĩnh cửu cũng được gắn vào khung dẫn từ đối diện với IC Hall cách nhau một khe hở đủ để cánh chắn từ (cánh phát xung) quay.
Khảo sát hoạt động của cảm biến Hall

Hình 2.62: Hoạt động của cảm biến Hall
Ta xét hai vị trí làm việc của cánh chắn từ
- Khi cánh chắn từ không nằm trong khe hở giữa IC Hall và nam châm, từ trường sẽ xuyên qua khe hở tác động lên IC Hall là xuất hiện điện áp Hall UH điều khiển Transistor, làm Transistor dẫn. Kết quả là trên đường dây tín hiệu Vout điện áp sẽ giảm xuống 0(V).
- Khi cánh chắn từ nằm giữa khe hở giữa IC Hall và nam châm từ trường bị cánh chắn xung khép kín, không tác động lên IC Hall làm Transistor ngắt, tín hiệu điện áp ở ngõ ra Vout là 5(V).
Xung của cảm biến Hall gửi về ECU có dạng xung vuông (hình 2.63).

Hình 2.63: Dạng xung của cảm biến Hall
Các kiểu cảm biến Hall
Kiểu lắp trong bộ chia điện

Kiểu lắp trên trục cam, trục khuỷu

Hình 2.65: Cảm biến Hall lắp trên trục khuỷu

2.3.1.2 Cảm biến khí nạp

Cảm biến khí nạp được sử dụng để phát hiện khối lượng hoặc thể tích không khí nạp.
Tín hiệu khối lượng hoặc thể tích không khí nạp được ECU sử dụng để tính toán lượng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Cảm biến lưu lượng khí nạp chủ yếu được chia thành 2 loại : đo lưu lượng với thể tích dòng khí (cánh trượt, Karman..) và đo lưu lượng bằng khối lượng dòng khí (dây nhiệt).
a. Cảm biến kiểu cánh trượt

Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt được sử dụng trên hệ thống L- Jetronic để nhận biết thể tích gió nạp đi vào xylanh động cơ. Nó là một trong những cảm biến quan trọng nhất. Tín hiệu thể tích gió được sử dụng để tính toán lượng xăng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản. Hoạt động của nó dựa vào nguyên lý dùng điện áp kế có điện trở thay đổi kiểu trượt.

Cấu tạo, nguyên lý hoạt dộng

Bộ đo gió kiểu trượt bao gồm cánh đo gió được giữ bằng 1 lò xo hoàn lực, cánh giảm chấn, buồng giảm chấn, cảm biến không khí nạp, vít chỉnh cầm chừng, mạch rẽ phụ, điện áp kế kiểu trượt được gắn đồng trục với cánh đo gió và một công tắc bơm xăng.
Lượng gió vào động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào vị trí cánh bướm ga và tốc độ động cơ. Khi gió nạp đi qua bộ đo gió từ lọc gió nó sẽ mở dần cánh đo. Khi lực tác động lên cánh đo cân bằng với lực lò xo thì cánh đo sẽ đứng yên. Cánh đo và điện áp kế được thiết kế đồng trục nhằm mục đích chuyển góc mở cánh đo gió thành tín hiệu điện áp nhờ điện áp kế.
Có hai loại cảm biến đo gió kiểu cánh trượt chỉ khác nhau về bản chất mạch điện.
Loại 1

Hình 2.69: Cảm biến đo gió loại điện áp tăng
Điện áp VS tăng khi lượng khí nạp tăng, chủ yếu dùng cho loại L-Jetronic đời cũ. Loại này được cung cấp điện áp ắc quy 12 (V) tại đầu VB. VC có điện áp không đổi nhưng nhỏ hơn điện áp ở đầu VS tăng theo góc mở của cánh đo.
ECU so sánh điện áp ắc quy (VB) với độ chênh điện áp giữa VC và VS để xác định lượng gió nạp theo công thức:

Trong đó: G là lượng gió nạp.
Nếu cực VC bị đoản mạch lúc đó G tăng ECU điều khiển lượng phun cực đại , bất chấp sự thay đổi tín hiệu VS. Điều này có nghĩa là : khi động cơ ở cầm chừng, nhiên liệu phun được phun quá nhiều và động cơ sẽ bị ngộp xăng dẫn tới ngưng hoạt động.
Nếu cực VS bị đoản mạch VC sẽ luôn cực đại làm cho G giảm lúc này ECU sẽ điều khiển lượng phun nhiện liệu giảm đi mặc dù có sự thay đổi tín hiệu VS.
Loại 2
Điện áp VS giảm khi lượng khí nạp tăng. Loại này ECU sẽ cung cấp điện áp 5(V) đến cực VC. Điện áp ra VS thay đổi và giảm theo góc mở của cánh đo.

Hình 2.70: Cảm biến đo gió loại điện áp giảm
b. Cảm biến đo gió loại xoáy lốc Karman
Các cảm biến loại này dựa trên hiện tượng vật lý sau:
Khi cho dòng khí đi qua một vật thể cố định khó chảy vòng thì phía sau nó sẽ xuất hiện sự xoáy lốc thay đổi tuần hoàn được gọi là sự xoáy lốc Karman . Đối với 1 ống dài vô tận có đường kính d, quan hệ giữa tần số xoáy lốc f và tốc độ dòng chảy V được xác định bởi số Struhall:

Trong hiệu ứng Karman nêu trên, số Struhall không đổi trong dải rộng của các số Reinnolds, nên vận tốc dòng chảy hay lưu lượng khí đi qua tỷ lệ thuận với dòng xoáy f và có thể xác định V bằng cách đo f.

Lý thuyết về sự xoáy lốc khi dòng khí đi ngang qua vật cản đã được đưa ra bởi Struhall từ năm 1878. Nhưng mãi đến năm 1934, dụng cụ đo đầu tiên dựa trên lý thuyết này mới được chế tạo.Ngày nay có rất nhiều sáng chế trong lĩnh vực này được ứng dụng để đo lượng khí nạp trong hệ thống điều khiển phun xăng.

Karman kiểu quang
Là loại cảm biến đo lưu lượng gió kiểu quang đo trực tiếp thể tích khí nạp. So với kiểu trượt, nó có ưu điểm là nhỏ gọn và nhẹ hơn. Ngoài ra, cấu trúc đường ống đơn giản sẽ giảm lực cản trên đường ống nạp.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.
Cảm biến Karman quang có cấu tạo như trên hình 2.71 , bao gồm một trụ đứng đóng vai trò của bộ tạo dòng xoáy, ở giữa dòng khí nạp. Khi dòng khí đi qua, sự xoáy lốc sẽ được hình thành phía sau bộ tạo xoáy còn gọi là các dòng xoáy Karman.

Các dòng xoáy Karman đi theo rãnh hướng làm rung một gương mỏng được phủ nhôm làm thay đổi hướng phản chiếu từ đèn Led đến Photo-transistor. Như vậy, tần số đóng mở của transistor này sẽ thay đổi theo lưu lượng khí nạp, tần số f được xác định bởi công thức sau:

Trong đó:
- V : vận tốc dòng khí
- D : đường kính ống
- S : số struhall ( S=0,2 đối với cảm biến này)
Căn cứ vào tần số f, ECU xác định thể tích tương ứng của không khí đi vào các xylanh, từ đó tính ra lương xăng phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Khi lượng gió vào ít tấm gương rung ít và photo-transistor sẽ đóng mở tần số f thấp. Ngược lại, khi lượng gió vào nhiều, gương rung nhanh và tần số f cao.

Hình 2.72 :Cấu tạo và dạng xung loại Karman

Mạch điện:

Hình 2.73 : Mạch điện đo gió kiểu Karman quang

Karman kiểu siêu âm
Bộ đo gió kiểu Karman kiểu siêu âm được sử dụng chủ yếu trên se của các hãng: Misubishi, Huyndai… có cấu trúc tạo xoáy tương tự loại quang nhưng việc đo tần số xoáy lốc được thực hiện thông qua sóng siêu âm. Nó bao gồm các bộ phận sau:
- Lỗ định hướng : phân bố dòng khí đi vào.
- Cục tạo xoáy : tạo dòng xoáy lốc Karman.
- Bộ khếch đại : tạo ra sóng siêu âm.
- Bộ phát sóng : phát các sóng siêu âm.
- Bộ nhận sóng : nhận các sóng siêu âm.
- Bộ điều chỉnh xung: chuyển đổi các sóng siêu âm đã nhận được thành các xung điện dạng số.

Hình 2.74: cấu tạo cảm biến đo gió Karman kiểu siêu âm
Phương pháp đo gió
Khi dòng khí đi qua cục tạo xoáy dạng cột với mặt cắt hình tam giác, nó sẽ tạo ra hai dòng xoáy ngược chiều nhau: một dòng theo chiều kim đồng hồ và dòng kia ngược chiều kim đồng hồ (dòng xoáy Karman). Tần số xuất hiện dòng xoáy tỉ lệ thuận với lưu lượng khí nạp tức phụ thuộc vào độ mở của cánh bớm ga.

Hình 2.75: Cánh tạo xoáy lốc.
Khi không có dòng khí đi qua thì cục tạo xoáy không thể phát ra dòng xoáy Karman, vì thế sóng siêu âm được lan từ bộ phận phát sóng (loa) đến bộ phận nhận sóng (mirco) trong một thời gian cố định T được dùng làm thời gian chuẩn để so .

Hình 2.76 : bộ phát sóng và dạng xung
Sóng siêu âm khi gặp dòng xoáy theo chiều kim đồng hồ đi qua sẽ truyền đến bộ phận nhận nhanh hơn tức thời gian để sóng siêu âm đi qua đường kính d của ống nạp T1 ngắn hơn thời gian tiêu chuẩn T.

Trong trường hợp sóng siêu âm gặp dòng xoáy ngược chiều kim đồng hồ, thời gian để bộ nhận sóng nhận được tín hiệu từ bộ phát là T2 lớn hơn thời gian chuẩn T .
Như vậy, khi không khí đi vào xylanh, do các dòng xoáy thuận và ngịch chiều kim đồng hồ liên tục đi qua giữa bộ phát và bộ nhận nên thời gian đo sẽ được thay đổi. Cứ mỗi lần thời gian sóng truyền thay đổi từ T2 đến T, bộ chuyển đổi phát ra một xung vuông.
Khi gió vào nhiều sự thay đổi về thời gian sẽ nhiều hơn và bộ điều chỉnh phát xung sẽ phát ra xung vuông với tần số lớn hơn. Ngược lại, khi gió vào ít, ECU nhận được cá xung vuông có mật độ thưa hơn. Như vậy thể tích gió đi vào đường ống nạp tỷ lên thuận với tần số phát xung của bộ điều chỉnh.

Hình 2.77 : Xung ra của bộ đo gió Karman siêu âm thay đổi theo lưu lượng khí nạp
Mạch điện:

Hình 2.78 : Mạch điện cảm biến đo gió Karman siêu âm

c. Cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt

Hình 2.79: cảm biến đo gió loại dây nhiệt

Nguyên lý của bộ cảm biến loại dây nhiệt dựa trên sự phụ thuộc của năng lượng nhiệt W thoát ra từ một linh kiện được nung nóng bằng điện ( phần tử nhiệt) như : dây nhiệt, màng nhiệt, điện trở nhiệt được đặt trong dòng khí nạp vào khối lượng gió G đi qua và được tính theo công thức sau:

Trong đó:
- K : là hằng số tỷ lệ.
- : chênh lệch nhiệt độ giữa phần tử nhiệt và dòng khí
- n : hệ số phụ thuộc vào đặc tính trao đổi nhiệt giữa phần tử nhiệt và môi trường.
Sơ đồ cảm biến đo gió dây nhiệt loại nhiệt độ không đổi được trình bày trên (hình 2.79.)

Điện trở RH (được nung nóng) và điện trở bù nhiệt RK (là bằng Palatin) được mắc vào hai nhánh của cầu Wheatstone. Cả hai điện trở này điều được đặt trên đường ống nạp. Khi nối các ngõ vào của khuếch đại thuật toán 1 ( OP-AMP) với đường chéo của cầu , OP- AMP1 sẽ giữ cho cầu luôn được cân bằng (có nghĩa là VA-VB =0) bằng cách điều khiển transistor T1 và T2, làm thay đổi cường độ dòng điện chảy qua cầu.
Như vậy, khi có sự thay đổi lượng không khí đi qua, giá trị điện trở đo RH thay đổi làm cho cầu mất cân bằng, OP-AMP1 điều chỉnh dòng qua cầu giữ cho giá trị RH không đổi và cầu sẽ cân bằng với bất cứ tốc độ vào của dòng không khí. Tín hiệu điện áp ra của mạch đo được lấy từ R2 có hệ số nhiệt điện trở rất nhỏ, do đó tỷ lệ thuận với dòng điện đi qua nó. Tính hiệu này sau khi đi qua cầu phân thế gồm R3 và R4 được đưa đến OP- AMP2 giữ chức năng chuyển phát. Điện trở R4 dùng để điều chỉnh điện áp ở ngõ ra.
Việc xác lập khoảng chênh lệch nhiệt độ t giữa phần tử nhiệt RH và nhiệt độ dòng khí được điều chỉnh bởi RB. Nếu t càng lớn thì độ nhạy của cảm biến càng tăng.

Hình 2.81 : Sự phụ thuộc của điện áp ngõ ra vào khối lượng khí nạp ở các mức chênh lệch nhiệt độ khác nhau
Khi nhiệt độ không khí nạp thay đổi sẽ dẫn tới sự thay đổi t. Vì vậy, vấn đề cân bằng nhiệt được thực hiện bởi RK mắc ở một nhánh khác của cầu Wheatstone. Thông thường trong các mạch tỷ lệ RH : RK= 1: 10.
Trong quá trình làm việc, mạch điện tử luôn giữ cho sự chênh lệch nhiệt độ giữa dây nhiệt và dòng không khí vào khoảng 1500C. Để làm sạch điện trở nhiệt (bị bẩn ..) trong một số ECU dùng cho động cơ có phân khối lớn, với số xylanh Z 6 còn có mạch nung dây nhiệt trong vòng 1s, đưa nhiệt độ từ 1500C lên 10000C sau khi tắt công tắc máy, trong trường hợp động cơ đã chạy trên 1500 vòng/ phút, tốc độ xe trên 20Km/h và nhiệt độ nước dưới 150oC (Nissan). Theo số liệu của một số hãng, độ ẩm của không khí gần như không ảnh hưởng đến độ chính xác của cảm biến. Trên cảm biến hãng Hitachi, cảm biến đo gió loại dây nhiệt thường được đặt trên mạch gió rẽ, song song với đường gió chính nhờ vậy mà hoạt động của cảm biến ít phụ thuộc vào sự rung động của dòng khí.
Khi thiết kế cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt, đặt trên đường ống nạp của động cơ cần lưu ý những đặc điểm sau :
-Cảm biến bị tác động bởi dòng khí trong đường ống nạp,bất kỳ từ hướng nào nên tăng sự sai số khi có sự xung động của dòng khí.
-Trên các chế độ chuyển tiếp của động cơ ( tăng tốc, giảm tốc..), do cảm biến có độ nhạy cao nên có thể xảy ra trường hợp không ăn khớp giữa tín hiệu báo về ECU và lượng không khí thực tế đi vào buồng đốt. Điều đó sẽ xảy ra nếu không tính đến vị trí lắp đặt của cảm biến và các quá trình khí động học trên đường ống nạp, sẽ làm trễ dòng khí khi tăng tốc độ đột ngột.
-Cảm biến đo gió kiểu nhiệt đo trực tiếp khối lượng không khí nên ECU không cần mạch hiệu chỉnh hòa khí theo áp suất khí trời trong trường hợp xe chạy ở cùng núi cao.
-Vít chỉnh CO trên cảm biến không nằm trên đường gió chính mà là biến trở gắn trên mạch điện tử.
-Trên một số xe, cảm biến đo gió kiểu nhiệt được kết hợp với kiểu xoáy Karman. Khi dòng không khí đi qua vật tạo xoáy, sự xoáy lốc của không khí sẽ ảnh hưởng đến nhiệt độ dây nhiệt theo tần số xoáy lốc. Tần số này tỷ lệ thuận với lượng không khí và được đưa về ECU xử lý để tính lượng xăng tương ứng và góc đánh lửa sớm cơ bản .
d. Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp
Khác với L-Jectronic , hệ thống phun xăng loại D-Jectronic lượng khí nạp đi vào xylanh được xác định gián tiếp thông qua cảm biến đo áp suất tuyệt đối đường ống nạp. Khi tải thay đổi, áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp sẽ thay đổi và MAP sensor sẽ chuyển thành tín hiệu điện áp báo về ECU để tính ra lượng không khí đi vào xylanh. Sau đó, dựa vào giá trị này, ECU sẽ điều khiển thời gian mở kim phun và góc đánh lửa sớm cơ bản.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
Loại cảm biến này dựa trện nguyên lý cầu Wheatstone. Mạch cầu Wheatstone được sử dụng trong thiết bị nhằm tạo ra một điện áp phù hợp với sự thay đổi điện trở.Cảm biến bao gồm 1 tấm silicon nhỏ hay gọi là màng ngăn dày hơn ở hai mép ngoài ( khoảng 0,25 mm) và mỏng ở giữa (khoảng 0,025 mm). Hai mép được làm kín
cùng với mặt trong của tấm silicon tạo thành buồng chân không trong cảm biến. Nặt ngoài tấm silicon tiếp xúc với áp suất đường ống nạp. Hai mặt của tấm silicon được phủ thạch anh để tạo thành điện trở áp điện .
Khi áp suất đường ống nạp thay đổi, gia trị của điện trở áp điện sẽ thay đổi. Các điện trở áp điện được nối thành cầu Wheatstone . Khi màng ngăn không bị biến dạng ( tương ứng với trường hợp động cơ chưa hoạt động hoặc tải lớn) tất cả bốn điện trở áp điện đều có giá trị bằng nhau và lúc đó không có sự chênh lệch điện áp giữa hai đầu cầu. Khi áp suất đường ống nạp giảm, màng silicon bị biến dạng dẫn đến giá trị điện trở áp điện cũng bị thay đổi và làm mất cân bằng cầu Wheatstone. Kết quả là giữa hai đầu cầu sẽ có sự chênh lệch điện áp và tín hiệu này được khếch đại để điều khiển mở Transistor ở ngõ ra của cảm biến có cực C treo. Độ mở của transistor phụ thuộc vào áp suất đường ống nạp dẫn tới sự thay đổi điện áp báo về ECU.

Mạch điện:

Hình 2.84 :Mạch điện và đường đặc tuyến của CB áp suất đường ống nạp
Hiện nay trên các ô tô, tồn tại 2 loại cảm biến đo áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp khác nhau về tín hiệu đầu ra: điện áp ( TOYOTA, HONDA, DAEWOO,GM, CHRYSLER…) và tần số (FORD). Ở loại MAP điện áp , giá trị điện áp thấp nhất (lúc cánh bướm ga đóng hoàn toàn ) và giá trị cao nhất (lúc toàn tải ) cũng phụ thuộc vào loại xe, gây khó khăn cho việc lắp lẫn.
2.3.1.3 Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bớm ga được lắp ở trên trục cánh bướm ga . Cảm biến này đóng vai trò chuyển vị trí góc mở cánh bớm ga thành tín hiệu điện áp đến ECU.
Tín hiệu cầm chừng (IDL) dùng để điều khiển phun nhiên liệu khi động cơ hoạt động ở chế độ cầm chừng cũng như hiệu chỉnh thời điểm đánh lửa.
Tín hiệu toàn tải (PSW) dùng để tăng lượng xăng phun ở chế độ toàn tải để tăng công suất động cơ. Trên một số xe, cảm biến vị trí bướm ga còn giúp ECU điều khiển hộp số tự động.
Có nhiều loại cảm biến vị trí bớm ga , tùy theo yêu cầu và thiết kế trong các đời xe thường có các loại sau:
a. Cảm biến vị trí bướm ga loại công tắc

Cấu tạo
- Một cần xoay đồng trục với cánh bướm ga.
- Cam dẫn hướng xoay theo cần.
- Tiếp điểm di động di chuyển dọc theo rãnh của cam dẫn hướng
- Tiếp điểm cầm chừng.
- Tiếp điểm toàn tải.
Hình 2.85 : Cảm biến vị trí bớm ga loại công tắc
Hoạt động
- Ở chế độ cầm chừng : khi cánh bớm ga đóng ( góc mở <50) thì tiếp điểm di động sẽ tiếp xúc với tiếp điểm cầm chừng và gửi tín hiệu điện áp thông báo cho ECU biết động cơ đang hoạt động ở mức cầm chừng. Tín hiệu này dùng để cắt nhiên liệu khi động cơ giảm tốc đột ngột
- Ở chế độ tải lớn: Khi cánh bướm ga mở 500-700 ( tùy từng loại động cơ) so với vị trí đóng hoàn toàn, tiếp điểm di động tiếp xúc với tiếp điểm toàn tải và gửi tín hiệu điện áp để báo cáo cho ECU biết tình trạng tải lớn của động cơ.
Mạch điện :
Loại âm chờ
Điện áp 5 V đi qua một biến trở trong ECU đưa đến cực IDLvà cực PSW. Ở chế độ cầm chừng điện áp từ cực IDL qua công tắc tiếp xúc IDL về mass. Ở vị trí toàn tải điện áp từ cực PSW qua công tắc PSW về mass.

Loại dương chờ

Hình 2.87: Mạch điện cảm biến cị trí bướm ga loại dương chờ

b. Cảm biến vị trí bướm ga loại biến trở
Loại này cấu tạo gồm hai con trượt, ở mỗi đầu con trượt được thiết kế những tiếp điểm cho tín hiệu cầm chừng và tín hiệu góc mở bướm ga, có cấu tạo như hình 2.88.

Mạch điện
Một điện áp không đổi 5 V từ ECU cung cấp đến cực VC. Khi cánh bướm ga mở, con trượt trượt dọc theo điện trở và tạo ra điện áp tăng dần của cực VTA tương ứng với góc mở của bướm ga. Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, tiếp điểm cầm chừng nối cực IDL với cực E2. Trên đa số các xe, trừ Toyota cảm biến bướm ga loại biến trở chỉ có 3 dây VC, VTA và E2 mà không có dây IDL.

Một số loại cảm biến vị trí cánh bướm ga có thêm các giắc phụ

Cảm biến vị trí bướm ga có thêm vị trí tay số.
Trên xe có trang bị hộp số tự động, khi sang số cảm biến vị trí cánh bướm ga đồng thời bật sang vị trí L1, L2, L3 tương ứng với các vị trí tay số. Tín hiệu này được gửi về ECU để điều chỉnh lượng xăng phun phù hợp với chế độ tải.

Cảm biến có công tắc ACC1 và ACC2.
Đối với loại cảm biến có công tắc ACC1 và ACC2 . Khi động cơ tăng tốc ở các chế độ khác nhau, tín hiệu từ hai vị trí công tắc này được gửi về ECU điều chỉnh lượng xăng phun đáp ứng được quá trình tăng tốc của động cơ.

Cảm biến bướm ga có thêm công tắc cháy nghèo.

2.3.1.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Dùng để xác định nhiệt độ động cơ, có cấu tạo là một điện trở nhiệt hay là diode
Nguyên lý
Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhiện thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Nó được làm cật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm . Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm và ngược lại. Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có khác nhau. Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được gửi đến ECU trên nền tẳng cầu phân áp .

Hình 2.90: Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Trên sơ đồ hình 2.90 ta có : điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) tới cảm biến rồi chở về ECU về mass. Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự - số. Khi nhiệt độ động cơ thấp giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giả mã nhờ bộ vi sử lý để thống báo cho ECU biết động cơ đang lạnh. Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm khéo theo điện áp giảm, báo cho ECU biết là động cơ đang nóng.

Cấu tạo:

Hình 2.91: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
1. Đầu giắc ; 2 . Vỏ ; 3. Điện trở
Thường là trụ rỗng có ren ngoài bên trong có gắn một điện trở dạng bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm.

Ở động cơ làm mát bằng nước, cảm biến được gắn ở thân máy, gần gơm nước làm mát. Trong một số trường hơp cảm biến được lắp trên mắp máy.
2.3.1.5 Cảm biến tiếng gõ (KNK)
Cảm biến kích nổ thường được chế tạo bằng vật liệu áp điện. Nó được gắn trên thấn xylanh hoặc nắp máy để cảm nhận xung kích nổ phát sinh trong động cơ và gửi tín hiệu này đến ECU làm trễ thời điểm đánh lửa nhằm ngăn chặn hiện tượng kích nổ.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 2.94 : Cấu tạo cảm biến kích nổ.
1 . Đáy cảm biến; 2 . Tinh thể thạch anh
3 . Khối quán tính; 5. Nắp ; 6. Dây đan; 7. Đầu cảm biến

Hình 2.94: Đồ thị biểu diễn tần số kích nổ.
Thành phần áp điện trong cảm biến kích nổ được chế tạo bằng tinh thể thạch anh là những vật liệu khi có áp lực sẽ sinh ra điện áp. Phần tử áp điện được thiết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần số rung của động cơ có hiện tượng kích nổ để xảy ra hiện tượng cộng hưởng ( f=7 KHz).
Như vậy, khi có kích nổ, tinh thể thạch anh sẽ chịu áp lực lớn nhất và sinh ra một điện áp. Tín hiệu điện áp này có giá trị nhỏ hơn 2,4 V. Nhờ tín hiệu này, ECU nhận biết hiện tượng kích nổ và điều chỉnh góc đánh lửa sớm cho tới khi không còn kích nổ. ECU sau đó có thể chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại.
Mạch điện:

Hình 2. 95: Mạch điện cảm biến kích nổ.
2.3.2 BỘ XỬ LÝ ECU
2.3.2.1 Cấu tạo
a. Bộ nhớ
Bộ nhớ trong ECU chia làm 4 loại.
ROM read only memory).
Dùng lưu trữ thông tin thường trực. Bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được. Thông tin của nó đã được cài đặt sẵn . ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý và được lắp cố định trong mạch.
RAM ( random access memory)
Bộ nhớ truy suất ngẫu nhiên dùng để lưu trữ thông tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý. RAM có thể đọc và ghi các số liệu theo địa chỉ bất kỳ. RAM có hai loại:
- Loại RAM xóa được : bộ nhớ sẽ mất khi mất dòng điện cung cấp
- Loại RAM không xóa được : vẫn duy trì bộ nhớ khi tháo nguồn cung cấp. RAM lưu trữ thông tin về hoạt động của các cảm biến dùng cho hệ thống tự chẩn đoán.
PROM ( programmable read only memory)
Cấu trúc cơ bản giống như ROM nhưng cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ở nơi sử dụng chứ không phải nởi sản xuất như ROM. PROM cho phép sửa đổi chương trình điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau .

RAM ( keep alive memory)
RAM dùng để lưu trữ những thông tin mới (những hoạt động tạm thời) cung cấp đến bộ vi xử lý. RAM vẫn duy trì bộ nhớ khi động cơ ngừng hoạt động hoặc tắt công tắc máy. Nhưng nếu tháo nguồn cung cấp từ ắc quy tới ECU thì bộ nhớ RAM sẽ bị mất.
b. Bộ vi xử lý (microprocessor)
Bộ vi xử lý có chức năng tính toán và ra quyết định. Nó là bộ não của ECU.

Hình 2.96: Sơ đồ khối các hệ thống trong máy tính với microprocessor
c. Đường truyền – BUS
Chuyển các lệnh và số liệu trong máy tính theo 2 chiều:
ECU với những thành phần nêu trên có thể tồn tại dưới dạng một IC hoặc trên nhiều IC. Ngoài ra người ta thường phân loại máy tính theo độ dài từ các RAM (tính theo bit).
Ở những thế hệ đầu tiên, máy tính điều khiển động cơ dùng loại 4, 8 hoặc 16 bit phổ biến nhất là loại 4 và 8 bit. Máy tính 4 bit chứa rất nhiều lệnh vì nó thực hiện các lệnh logic tốt hơn. Tuy nhiên máy tính 8 bit làm việc tốt hơn với các phép đại số và chính xác hơn 16 lần so với loại 4 bit. Vì vậy, hiện nay để điều khiển các hệ thống khác nhau trên ô tô với tốc độ thực hiện nhanh và chính xác cao, người sử dụng máy 8 bit, 16 bit hoặc 32 bit.
2.3.2.2 Cấu trúc ECU
Ngày nay trên ô tô hiện đại có thể trang bị nhiều ECU điều khiển các hệ thống khác nhau. Cấu trúc của ECU được trình bày trên hình 2.74.
Bộ phận chủ yếu của nó là bộ vi xử lý (microprocessor) hay còn gọi là CPU ( controlprocessing unit), CPU lựa chọn các lệnh và sử lý từ bộ nhớ ROM và RAM chứa các chương trình và dữ liệu và ngõ vào ra (I/O) điều khiển nhanh số liệu từ các cảm biến và chuyển tín hiệu đã xử đến cơ cấu thực hiện. Sơ đồ cấu trúc CPU trên hình 2.75. Nó bao gồm cơ cấu đại số logic để tính toán dữ liệu, các bộ ghi nhận lưu trữ tạm thời dữ liệu và bộ điều khiển các chức năng khác nhau. Ở các CPU thế hệ mới, người ta thường chế tạo CPU, ROM, RAM trong một IC hay còn gọi là vi điều khiển.

Hình 2.98 :Cấu trúc CPU
Bộ điều khiển ECU hoạt động dựa trên cơ sở tín hiệu số nhị phân với điện áp cao biểu hiện cho số 1, điện áp thấp biểu hiện cho số 0.
Mỗi một số dạng 0 hoặc 1 gọi là bit. Mỗi dãy 8 bit sẽ tương đương 1 byte hoặc 1 từ. Byte này được dùng để biểu hiện cho một lệnh hoặc 1 mẫu thông tin.

2.3.2.3 Mạch giao tiếp ngõ vào, ra
a. Bộ điều khiển A/D (analog to digital converter)

Hình 2.99: Bộ chuyển đổi A/D
Dùng để chuyển các tín hiệu tương tự từ đầu vào với sự thay đổi điện áp trên các cảm biến nhiệt độ, bộ đo gió, cảm biến bướm ga thành các tín hiệu số để bộ vi xử lý hiểu được.
b. Bộ đếm (counter)
Dùng để đếm xung, ví dụ như từ cảm biến vị trí piston rồi gửi lượng đếm về bộ vi sử lý.

Hình 2.100: Bộ đếm
c. Bộ nhớ trung gian (buffer)
Dùng để chuyển tín hiệu xoay chiều thành tín hiệ sóng vuông dạng số, nó không giữ lượng đếm như trong bộ đếm. Bộ phận chính là một transistor sẽ đóng mở theo cực tính của tín hiệu xoay chiều.

Hình 2.101 : Bộ nhớ trung gian
d. Bộ khuếch đại (amplifier)
Một số cảm biến có tín hiệu rất nhỏ nên trong ECU thường có các bộ khuếch đại.

Hình 2.102: Bộ khuếch đại
e. Bộ ổn áp (voltage regulator)
Thông thường trong ECU có bộ ổn áp: 12V và 5V

Hình 2.103 :Bộ ổn áp
f. Giao tiếp ngõ ra
Tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý sẽ đưa đến các transistor công suất điều khiển relay, solenoid, motor… Các transistor này có thể được bố trí bên trong hoặc bên ngoài ECU.

Hình 2.104: Giao tiếp ngõ ra

2.3.3 CƠ CẤU CHẤP HÀNH
2.3.3.1 Bôbin
a. Cấu tạo và hoạt động chung của bôbin
Cấu tạo
Bôbin tạo ra điện áp đủ để phóng tia lửa điện qua khe hở giữa hai điện cực của bugi.
Cuộn sơ cấp và thứ cấp cuốn quanh lõi thép. Số vòng của cuộn thứ cấp lớn hơn cuộn sơ cấp khoảng 100 lần . một đầu của cuộn sơ cấp được nối với IC đánh lửa, còn một đầu của cuộn thứ cấp được nối với bougine . Đầu còn lại của các cuộn được nối với ắc quy.
Hình 2.105: Cấu tạo của bôbin
Hoạt động của bôbin
Khi xung IGT được gửi tới IC đánh lửa, dòng sơ cấp trong bôbin đi từ :ắc quy → cuộn sơ cấp → IC → mát. Kết quả là đường sức từ trường được tạo ra chung quanh cuộn dây và lõi thép.

Khi xung IGT mất, IC đánh lửa nhanh chóng ngắt dòng điện chạy vào cuộn sơ cấp. Kết quả là từ thông của cuộn sơ cấp bắt đầu giảm. Vì vậy , tạo ra một sức điện động theo chiều ngược lại chống lại sự giảm của từ thông, thông qua hiện tượng tự cảm của cuộn sơ cấp và cảm ứng tương hỗ của cuộn thứ cấp.
Hiệu ứng tự cảm tạo ra 1 hiệu điện thế khoảng 500 V trong cuộn sơ cấp và hiêu ứng cảm ứng tương hỗ kèm theo của cuộn thứ cấp tạo ra một sức điện động khoảng 30KV. Sức điện động này làm xuất hiện tia lửa ở bugi. Dòng sơ cấp càng lớn và sự ngắt dòng sơ cấp càng nhanh thì hiệu điện thế thứ cấp càng lớn.

b. Một số kiểu bôbin tiêu biểu
Bôbin nằm ngoài bộ chia điện
Hình 2.107: Bôbin nằm ngoài bộ chia điện

Bôbin nằm trong bộ chia điện
Hình 2.108: Bôbin nằm trong bộ chia điện của hãng TOYOTA.
Bôbin ngồi trên bugi

Hình 2.109: Mỗi bôbin một bugi
Bôbin kép

Hình 2.110: Bôbin kép

2.3.3.2 Bugi
Bugi đóng vai trò rất quan trọng trong hoạt động của động cơ xăng. Đó là nơi xuất hiện tia lửa ban đầu để đốt cháy hòa khí, vì vậy, nó ảnh hưởng trục tiếp đến công suất của động cơ, lượng tiêu hao nhiên liệu cũng như độ ô nhiễm của khí thải. Do điện cực bugi trong buồng đốt nên điều kiện làm việc của nó rất khắc nghiệt : nhiệt độ ở kỳ cháy có thể lên đến 25000 C và áp suất đạt 50Kg/cm2 . Ngoài ra bugi còn chịu sự thay đổi đột ngột về áp suất lẫn nhiệt độ, các dao động cơ khí , sự ăn mòn hóa học và điện thế cao áp. Chính vì vậy, các hư hỏng trên động cơ xăng thường liên quan đến bugi.
a. Một số kiểu bugi điển hình
A Bugi có điện trở
Bugi có thể sinh ra nhiễu điện từ, nhiễu này có thể làm cho các thiết bị điện tử trục trặc. Loại bugi này có một điện trở gốm để ngăn chặn hiện tượng này.
B Bugi có đầu điện cực Platin
Loại bugi này sử dụng platin cho các điện cực giữa và điện cực nối mát. Nó có độ bền và khả năng đánh lửa tuyệt hảo.
C Bugi có đầu điện cực lirdium
Loại bugi này sử dụng hợp kim lirdium chó cá điện cực giữa và điện cực nối mát, nó có độ bền và khả năng đánh lửa tốt

A Bugi có nhiều điện cực
B Loại bugi có rãnh
C Bugi có điện cực lồi
1 . Điện trở
2 . Đầu platin của điện cực giữa.
3 . Đầu platin của điện cực nối mát.
4 . Đầu lridium của điện cực giữa.

Các điện cực tròn khó phóng điện, trong khi đó các điện cực vuông hoặc nhọn lại dễ phóng điện. Quá trình sử dụng lâu dài, các điện cực bị làm tròn đầu dần và trở lên 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. Chúng được gọi là các bugi có cực platin hoặc iridium.
b. Bugi nóng và bugi lạnh
Nhiệt độ tối ưu ở điện cực trung tâm của bugi khi tia lửa bắt đầu xuất hiện khoảng 400÷5000C, khi ở nhiệt độ này, các chất bám vào điện cực bugi như muội than sẽ tự bốc cháy (nhiệt độ tự làm sạch). Nếu nhiệt độ quá thấp (nhỏ hơn 3500C) muội than sẽ tích tụ trên bugi làm chập điện cực, dễ gây mất lửa khi khởi động cơ vào buổi sáng hoặc khi dư xăng. Nhiệt độ quá cao (lớn hơn 8000C) sẽ dẫn đến cháy sớm (chưa đánh lửa mà hòa khí đã bốc cháy) làm hư piston. Điều đó giải thích tại sao ở một số xe đời cũ, khi ta tắt công tắc máy (tức bugi không còn đánh lửa) mà động cơ vẫn nổ.
Để giữ được nhiệt độ tối ưu ở điện cực trung tâm của bugi, người ta thiết kế chiều dài phần sứ cách điện ở điện cực này khác nhau dựa vào điều kiện làm việc của động cơ, vì vậy bugi được chia làm hai loại: nóng và lạnh.
Nếu động cơ làm việc thường xuyên ở chế độ tải lớn hoặc tốc độ cao dẫn tới nhiệt độ buồng đốt cao, nên dùng bugi lạnh, với phần sứ ngắn để tản nhiệt nhanh. Ngược lại, nếu thường chạy xe ở tốc độ thấp và chở ít người, ta dùng bugi lạnh với phần sứ dài hơn. Trong trường hợp chọn sai bugi (bugi sẽ mau hư) ví dụ, dùng bugi nóng thay vào một động cơ đang dùng bugi lạnh, sẽ thấy máy yếu đi do cháy sớm, nhất là khi chạy ở tốc độ cao. Trong trường hợp ngược lại, bugi sẽ bám đầy muội than khi xe thường xuyên chạy ở tốc độ thấp, dễ gây mất lửa.
Nhiệt lượng do một bugi bức xạ ra thay đổi tùy theo hình dáng và vật liệu của bugi. Nhiệt lượng bức xạ đó được gọi là vùng nhiệt. Kiểu bugi phát xạ ra nhiều nhiệt được gọi là kiểu lạnh, bởi vì nó không bị nóng lên nhiều. Kiểu bugi phát xạ ít nhiệt được gọi là kiểu nóng vì nó giữ lại nhiệt. Ta có thể phân biệt giữa bugi nóng và bugi lạnh qua chỉ số nhiệt của bugi. Chỉ số (được ghi trên bugi) càng thấp thì bugi càng nóng và ngược lại. Vùng nhiệt thích hợp của bugi thay đổi tùy theo kiểu xe. Việc lắp một bugi có vùng nhiệt khác đi sẽ gây nhiễu cho nhiệt độ tự bén lửa. Để ngăn ngừa hiện tượng này, cần sử dụng kiểu bugi đã quy định để thay thế. Sử dụng bugi lạnh khi động cơ chạy với tốc độ và trọng tải thấp sẽ làm giảm nhiệt độ của điện cực và làm cho động cơ chạy không tốt. Sử dụng bugi nóng khi động cơ chạy với tốc độ và tải trọng cao sẽ làm cho nhiệt độ của điện cực tăng cao, làm chảy điện cực.

c. Cách đọc thông số trên bugi
Dưới đây là cách đọc ký hiệu ghi trên bugi NKG (của Nhật) là loại phổ biến nhất ở nước ta.
B P R 6 E S - 11

Chữ đầu tiên cho ta biết đường kính ren và lục giác.
Chữ Đường kính ren Lục giác
A 18 mm 25,4 mm
B 14 mm 20,8 mm
C 10 mm 16 mm
D 12 mm 18 mm

Chữ thứ hai chỉ đặc điểm cấu tạo chủ yếu liên quan đến hình dáng của điện cực trung tâm.
Chữ thứ ba có thể có hoặc không, nếu có chữ R thì bên trong bugi có đặt điện trở chống nhiễu.
Chữ thứ tư rất quan trọng vì cho ta biết chỉ số nhiệt của bugi. Đối với bugi NGK, chỉ số này thay đổi từ 2 (nóng nhất) đến 12 (lạnh nhất) . Xe đua thường sử dụng bugi có chỉ số nhiệt từ 9 trở lên.
Chữ thứ năm là ký hiệu của phần chiều dài phần ren.
Ký hiệu Chiều dài phần ren

Không có chữ 12 mm đối với đường kính ren 18 mm
9,5 mm đối với đường kính ren 14 mm
L 11,2 mm
H 12,7 mm
E 19 mm

F ( loại ren côn) A-F: 10,9 mm
B-F: 11,2 mm
BM-F: 7,8 mm
BE-F: 17,5 mm
Chữ thứ sáu chỉ đặc điểm chế tạo: S- loại thường; A hoặc C- loại đặc biệt; G, GP hoặc GV- dùng cho xe đua có điện cực làm bằng kim loại hiếm, P- có điện cực Platin.
Chữ số thứ bảy khí hiệu khe hở bugi:
Số Khe hở
9 0,9 mm
11 1,1 mm
13 1,3 mm
15 1,5 mm

d. Siết bugi
Thông thường, nếu chọn đúng loại, mặt ren đầu của bugi khi siết xong phải trung với mặt bích nắp máy. Nếu chiều dài phần ren quá ngắn hoặc quá dài muội than sẽ bám vào góc tạo ra giữa bugi và nắp máy (xem hình, mũi tên chỉ vào chỗ muội than bám). Nếu chiều dài phần ren lớn quá, đỉnh piston có thể chạm vào điện cực bugi.

e. Trị số lực siết
Trước khi siết bằng dụng cụ nên vặn bằng tay cho đến khi thấy cứng. Một số xe có bugi đặt sâu, ta phải dùng đầu nối để đặt bugi vào. Nếu thả rơi sẽ làm chập đầu điện cực. Trị số lực cũng là điểm đáng chú ý. Nếu siết quá lỏng, bugi sẽ bị nóng (dẫn đến cháy sớm) do nhiệt thoát ít. Siết quá chặt sẽ làm hỏng ren của bugi lẫn nắp máy. Vì vậy, cần tuân theo bảng chị số siết lực dưới đây.
Loại bugi Đường kính ren Nắp máy gang Nắp máy nhôm

Loại thường
( có vòng đệm) 18 mm 35 45 Nm
35 40Nm

14 mm 25 35 Nm
25 30Nm

12mm 15 25 Nm
15 20Nm

10 mm 10 15 Nm
10 12Nm

8 mm 8 10 Nm
8 10 Nm

Loại côn (không có vòng đệm) 18 mm 20 30 Nm
20 30Nm

14 mm 15 25 Nm
10 20Nm

PHẦN III: THIẾT KẾ CÁC MODULE HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA LẬP TRÌNH VÀ XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC HÀNH
3
3.1 YÊU CẦU
- Được xây dựng bằng các cụm kết cấu thực của ô tô để phục vụ cho kiểm tra thực hành đấu nối các hệ thống đánh lửa lập trình.
- Xây dựng theo nhóm đặc trưng.
- Một module thực hành có thể xây dựng nhiều bài thực hành.
- Các module này có thể ghép nối với các module thực hành của hệ thống khác (hệ thống phun xăng, module các cảm biến) để tạo thành một hệ thống tổng hợp.
Qua các yêu cầu trên, qua kết cấu của hệ thống đánh lửa lập trình của các hãng và các cụm thiết bị có sẵn chúng em đã tiến hành xây dụng các module thực hành như sau.
3.2 CÁC MODULE THỰC HÀNH

Hình 3.1: Mô hình hệ thống đánh lửa lập trình đa năng

3.2.1 MODULE SỐ 1

Chú thích:

3.2.2 MODULE SỐ 2

Chú thích:

3.2.3 MODULE SỐ 3
Chú thích:

3.2.4 MODULE SỐ 4

Chú thích:

3.2.5 MODULE SỐ 5

Chú thích:

3.2.6 MODULE SỐ 6

Chú thích:

3.3 XÂY DỰNG BÀI THỰC HÀNH
3.3.1 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 1
3.3.1.1 Bài 1: Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module
a. Kiểm tra bôbin
Thiết bị và dụng cụ: - Bôbin kiểm tra.
- 1 bóng Transistor hay còn gọi là bóng công suất.
- 1 điện trở 2,2KΩ.
- 1 ắc quy.
- Dây cao áp.
- Bugi.
Giắc các thiết bị:

Sơ đồ kiểm tra

Hình 3.2: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin
Hướng dẫn
- Đấu theo sơ đồ hình 3.2
- Đấu điện trở 2,2 KΩ vào ắc quy rồi kích vào chân B của bóng Tr:
Nếu thấy xuất hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không thấy tia lửa điện xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
b. Kiểm tra IC đánh lửa 1 (loại liền dây)
Thiết bị và dụng cụ: - 1 bôbin tốt.
- IC đánh lửa kiểm tra.
- 1 điện trở 470Ω
-1 ắc quy, bugi.
- Dây cao áp.
- Khóa điện.
Giắc các thiết bị:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.3 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra IC đánh lửa loại liền dây

Hướng dẫn
- Đấu dây như hình 3.3.
- Đấu điện trở 470Ω vào dương ắc quy sau đó kích vào chân IGT của IC đánh lửa:
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: IC tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa trên bugi → kết luận: IC hỏng.
c. Kiểm tra IC đánh lửa 2 (loại giắc 5 chân)
Thực hiện tương tự như kiểm tra IC loại liền dây chỉ khác số chân của IC đánh lửa loại này được bố trí như sau:

d. Kiểm tra cảm biến từ điện nằm trong bộ chia điện tổ hợp kiểu 1
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến cần kiểm tra
+ 1 đèn LED xanh và 1 LED màu đỏ.
Giắc của bộ chia điện kiểu 1:

Sơ đồ đấu dây:

Hình 3.4 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu như sơ đồ.
- Dùng tay quay mạnh, đột ngột trục bộ chia điện.
Nếu thấy đèn LED sáng tắt liên tục → kết luận: cảm biến tốt.
Nếu thấy đèn LED không sáng → kết luận: cảm biến hỏng.
3.3.1.2 Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra
a. Bài 2.1 : Đấu hệ thống đánh lửa động cơ 7A-FE

Chân giắc ECU và giắc bộ chia điện

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 7A-FE

Hình 3.5: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ 7A-FE

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.6: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa động cơ 7A-FE
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.6.
- Trước khi bật khóa điện cần kiểm tra kỹ các đầu dây đã đấu đúng hay chưa đặc biệt là chân BATT, +B, +B1.
- Sau khi bật khóa điện, dùng tay quay trục bộ chia điện, khi đó phải thấy tia lửa ở bugi nếu trường hợp không thấy tia lửa xuất hiện thì tắt ngay khóa điện và kiểm tra lại các đầu nối.

b. Bài 2.2:Đấu hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin và IC đánh lửa kiểu 1, kiểu 2

Chân giắc ECU, IC, bôbin

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 3S-FE

Hình 3.7: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ 3S-FE
Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.8: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa
Hướng dẫn
- Trong bài này ta thực hiện đấu nối lần lượt với hai loại bôbin và IC kiểu 1 và kiểu 2.
- Thực hiện đấu dây như sơ đồ hình 3.8.
- Trước khi bật khóa điện cần kiểm tra kỹ các đầu dây đã đấu đúng hay chưa đặc biệt là chân BATT, +B, +B1.
- Sau khi bật khóa điện, dùng tay quay trục bộ chia điện, khi đó phải thấy tia lửa ở bugi nếu trường hợp không thấy tia lửa xuất hiện thì tắt ngay khóa điện và kiểm tra lại các đầu nối.

3.3.2 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 2
3.3.2.1 Bài 1 :Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module
a. Kiểm tra bôbin.
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin cần kiểm tra.
+ 1 transistor hay còn gọi là bóng công suất.
+ 1 điện trở 2,2KΩ.
+ Bugi và dây cao áp.
+ Ắc quy, khóa điện.
Chân giắc của bôbin và bóng công suất:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.9: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin

Hướng dẫn
- Đấu theo sơ đồ hình 3.9.
- Đấu điện trở 2,2 KΩ vào ắc quy rồi kích vào chân B của bóng Tr:
Nếu thấy xuất hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không thấy tia lửa điện xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
b. Kiểm tra bôbin và IC đánh lửa
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin và IC cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 470 Ω.
+ 1 bugi, 1 dây cao áp.
+ 1 ắc quy, 1 khóa điện.
Chân giắc của bôbin và IC :

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.10: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin và IC

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.10.
- Đấu 1 đầu điện trở 470Ω vào (+) ắc quy, đầu kia kích vào chân B của IC đánh lửa.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin và IC tốt.
Nếu không thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin hoặc IC hỏng.

3.3.2.2 Bài 2 : Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra
a. Bài 2.1: Đấu hệ thống đánh lửa xe Espero của DAEWOO

Chân giắc ECU, bôbin và bộ chia điện

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.11: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa xe Espero

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như sơ đồ (chỉ đấu cụm đánh lửa).
- Đấu song kiểm tra 1 lần nữa sau đó bật khóa điện. Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy tia lửa cao áp ở bugi → kết luận : việc đấu tốt.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện → kết luận: đấu sai, cần kiểm tra lại.

b. Bài 2.2 : Đấu hệ thống đánh lửa hãng HONDA

Chân giắc ECU, bộ chia điện tổ hợp

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.12:Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa HONDA CIVIC
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như sơ đồ (chỉ đấu cụm đánh lửa)
- Đấu song kiểm tra 1 lần nữa sau đó bật khóa điện. Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy tia lửa cao áp ở bugi → kết luận: việc đấu tốt.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện → kết luận: đấu sai, cần kiểm tra lại.
3.3.3 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 3
3.3.3.1 Kiểm tra các cụm thiết bị trong Module
a. Kiểm tra bôbin
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin cần kiểm tra.
+ 1 bóng Tr hay còn gọi là bóng công suất.
+ 1 điện trở 2,2 KΩ.
+ 1 ắc quy.
+ Bugi và dây cao áp.
Chân giắc các thiết bị:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.13: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin

Hướng dẫn
- Đấu theo sơ đồ hình 3.13.
- Đấu điện trở 2,2 KΩ vào ắc quy rồi kích vào chân B của bóng Tr.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không thấy tia lửa điện xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
b. Kiểm tra cảm biến Hall
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến Hall cần kiểm tra.
+ 1 đèn LED màu xanh và 1 đèn màu đỏ.
+ 1 tấm tôn mỏng, và 1 điện trở 1KΩ.
+ 1 ắc quy.
Chân giắc cảm biến Hall
Sơ đồ đấu dây

Hình 3.14 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến Hall
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu như hình vẽ.
- Dùng tấm tôn mỏng đưa vào, ra khe hở giữa IC Hall và nam châm.
Khi ta đưa tấm tôn vào khe hở giữa IC Hall và nam châm thì đèn LED không sáng. Còn khi không để tấm tôn vào giữa khe hở IC Hall và nam châm thì đèn LED sáng. → kết luận: cảm biến Hall vẫn tốt.
Còn nếu khi đưa tấm tôn vào giữa khe hở giữa IC Hall và nam châm mà đèn LED vẫn sáng thì → kết luận: cảm biến Hall hỏng.
c. Kiểm tra cảm biến quang điện
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến quang điện cần kiểm tra.
+ 1 đèn LED màu đỏ và 1 đèn LED màu xanh.
+ 2 điện trở 1KΩ, và 1 tờ giấy.
+ 1 ắc quy.
Chân giắc cảm biến quang điện:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.15 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến quang điện

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình vẽ.
- ¬Ta dùng tờ giấy đưa vào giữa khe hở, quan sát thấy đèn LED tắt, và khi đưa tờ giấy ra khỏi khe hở thì thấy đèn LED lại sáng → kết luận cảm biến quang điện tốt.
d. Kiểm tra Tr, bôbin trong bộ chia điện của Nissan
Thiết bị và dụng cụ: + Bộ chia điện tổ hợp của Nissan.
+ 1 điện trở 2,2 KΩ.
+ Bugi và dây cao áp.
+ Ắc quy.
Chân giắc của bộ chia điện tổ hợp:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.16 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra Tr và bôbin trong bộ chia điện của Nissan
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình vẽ.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2KΩ với (+) ắc quy, đầu còn lại ta kích vào cực IGT của bộ chia điện.
Nếu xuất hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: Tr và bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: Tr hoặc bôbin hỏng.
3.3.3.2 Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa và kiểm tra
a. Bài 2.1: Đấu hệ thống đánh lửa của Ford Laser 1.8

Chân giắc ECU, cảm biến và bôbin

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ Laser KJ-1.8

Hình 3.17: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe Ford Laser 1.8

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa xe Ford Laser 1.8

Hình 3. 18 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa của Ford Laser 1.8
Hướng dẫn.
- Thực hiện đấu dậy như hình vẽ.
- Kiểm tra lại 1 lần rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy tia lửa xuất hiện ở đầu ra của bôbin → kết luận: đấu hoàn tất.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện thực hiện kiểm tra xem đấu sai ở đâu.

b. Bài 2.2: Đấu hệ thống đánh lửa của xe Nissan Maxima (1989-1993)

Chân giắc ECU, bóng công suất, bôbin và bộ chia điện

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe Nissan Maxima (1989-1993)

Hình 3.19:Sơ đồ mạch điều khiển động cơ xe Nissan Maxima (1989-1993)
Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.20 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa của xe Nissan Maxima ( 1989-1993)
Hướng dẫn
-Thực hiện đấu dây như hình vẽ.
-Khi đấu xong kiểm tra lại 1 lần nữa sau đó bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy xuật hiện tia lửa điện ở bugi → kết luận: việc đấu đã hoàn thành.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện ở bugi, tắt khóa điện rồi kiểm tra xem đấu sai ở đâu.

c. Bài 2.3: Đấu hệ thống đánh lửa của Nissan sử dụng bộ chia điện tổ hợp

Chân giắc ECU, bộ chia điện

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.21 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa của Nissan sử dụng bộ chia điện tổ hợp

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình vẽ.
- Sauk hi đấu xong, kiểm tra lại 1 lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục bộ chia điện.
Nếu thấy tia lửa xuất hiện ở bugi và đúng thứ tự nổ → kết luận: việc đấu dây đã hoàn thành.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện hoặc không dung thứ tự nổ thì tắt khóa điện rồi kiểm tra lại xem đấu sai ở đâu .

3.3.4 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 4
3.3.4.1 Bài 1 : Kiểm tra các cụm thiết bị trên Module
a. Kiểm tra bôbin kép kèm IC đánh lửa
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin kèm IC cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 470 Ω.
+ 1 ắc quy.
+ Dây cao áp.
+ Bugi.
Giắc của bôbin kèm IC đánh lửa:
Sơ đồ đấu dây

Hình 3.22: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin kép kèm IC đánh lửa

Hướng dẫn
- Lần lượt kiểm tra từng bôbin một
- Thực hiện đấu dây như hình 3.22.
- Đấu 1 đầu của điện trở 470Ω vào (+) ắc quy đầu còn lại quẹt vào chân IGT.
Nếu xuất hiện tia lửa ở cả 2 bugi → kết luận: cụm bôbin, IC tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa hoặc chỉ 1ở bugi có tia lửa → kết luận: cụm bôbin, IC hỏng.
b. Kiểm tra bôbin kép không kèm IC đánh lửa
Thiết bị và dụng cụ: + Bôbin kép không kèm IC đánh lửa.
+ 1 bóng công suất 5 chân.
+ Ắc quy.
+ Dây cao áp.
+ Bugi.
Giắc của bóng công suất 5 chân:
Sơ đồ đấu dây

Hình 3.23: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin kép không kèm IC đánh lửa

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.23.
- Đấu 1 đầu của điện trở 470Ω vào (+) ắc quy dầu còn lại ta kích vào lần lượt vào cực IGT1 và IGT2.
Nếu tia lửa xuất hiện ở cả 2 bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu tia lửa không xuất hiện hoặc chỉ có ở 1 bugi → kết luận: bôbin hỏng.
c. Kiểm tra cảm biến quang
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến cần kiểm tra.
+ 1 đè LED màu xanh và 1 đèn LED màu đỏ.
+ 1 điện trở 1KΩ.
+ ẮC quy.

Giắc của cảm biến:
Sơ đồ đấu dây

Hình 3.24: Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến quang điện
Hướng dẫn
- Đấu dây như hình 3.24.
- Xoay trục cảm biến và quan sát:
Nếu thấy cả hai đèn LED sáng tắt liên lục → kết luận cảm biến tốt.
Nếu thấy đèn LED không sáng tắt liên tục → kết luận cảm biến hỏng.
3.3.4.2 Bài 2 :Đấu hệ thống đánh lửa với ECU và kiểm tra hệ thống
a. Bài 2.1 :Đấu hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin kép liền IC

Chân giắc ECU , cảm biến và chân giắc bôbin kèm IC

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.25: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI bôbin kép kèm IC

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.25.
- Sau khi đấu song, kiểm tra kỹ lại 1 lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục cảm biến quang:
Nếu xuất hiện tia lửa điện ở các bugi → kết luận: hệ thống làm việc tốt.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện cần tắt ngay khóa điện, kiểm tra lại các mối nối và cách đấu dây đúng hay chưa.

b. Bài 2.2 : Đấu hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin kép và bóng công suất

Chân giắc ECU, cảm biến và bóng công suất

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe HYUNDAI ELANTRA 1992

Hình 3.26: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ xe Hyundai Elantra 1992

Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3.27:Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lử BSI bôbin kép không liền IC hoặc bóng

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.27.
- Sau khi đấu song, kiểm tra kỹ lại 1 lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục cảm biến quang:
Nếu xuất hiện tia lửa điện ở các bugi → kết luận: hệ thống làm việc tốt.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện cần tắt ngay khóa điện, kiểm tra lại các mối nối và cách đấu dây đúng hay chưa.

3.3.5 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 5
3.3.5.1 Kiểm tra cụm thiết bị trên Module
a. Kiểm tra bôbin
Thiết bị và dụng cụ: + Cụm bôbin cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 2,2kΩ.
+ 1 ắc quy.
+ 1 bóng công suất.
+ 1 khóa điện.
Giắc của bôbin một bugi đánh lửa:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.28: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin
Hướng dẫn
- Lần lượt kiểm tra từng bôbin một.
- Thực hiện đấu dây như hình 3.28.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2kΩ vào (+) ắc quy đầu còn lại quẹt vào chân B của bóng công suất:
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa → kết luận: bôbin bị hỏng.
b. Kiểm tra bôbin liền IC đánh lửa
Thiết bị và dụng cụ: + Cụm bôbin cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 470Ω.
+ Ắc quy.
+ Bugi.
+ Khóa điện.
Chân giắc của bôbin:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.29: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền IC đánh lửa
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.29.
- Bật khóa điện.
- Đấu 1 đầu của điện trở 470Ω vào (+) ắc quy dầu còn lại ta kích vào cực IGT1.
Nếu tia lửa xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu tia lửa không xuất hiện ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
- Thực hiện tương tự với các bôbin khác.

d. Kiểm tra bôbin liền bóng.
Thiết bị và dụng cụ.: + Bôbin cần kiểm tra.
+1 điện trở 2,2kΩ.
+Khóa điện.
+ Ắc quy.
+ dây nối.
Giắc của bôbin liền bóng:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.30: Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền bóng
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình trên 3.30.
- Sau khi đấu song, kiểm tra lại sau đó bật khóa điện.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2kΩ vào (+) ắc quy dầu còn lại kích vào cực IGT của bôbin. Nếu bugi phát ra tia lửa điện tức là bôbin còn tốt và ngược lại là bôbin bị hỏng.

e. Kiểm tra cảm biến quang điện
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến quang điện cần kiểm tra.
+1 điện trở 1kΩ.
+2 đèn LED.
+ Ắc quy.
Giắc của cảm biến:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.31: Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến quang điện
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình trên 3.31.
- Quay trục của cảm biến.
Nếu thấy đèn LED sang – tắt liên tục → kết luận: cảm biến tốt.
Nếu thấy đền LED không sáng hoặc sáng liên tục → kết luận: cảm biến hỏng.
d. Kiểm tra hộp bóng công suất
Thiết bị và dụng cụ: + hộp bóng công suất cần kiểm tra.
+ 4 Bôbin có bugi đã thử ở trên.
+ Ắc quy.
+ 1 khóa điện.
+ 1 điện trở 2,2KΩ.
Giắc của cảm biến:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.32: Sơ đồ đấu dây kiểm tra hộp bóng công suất

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu dây như hình 3.33.
- Bật khóa điện.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2kΩ vào (+) ắc quy đầu còn lại ta kích lần lượt vào cực vào cực IGT1, IGT2, IGT3, IGT4. Nếu tất cả các bugi mà đánh lửa điều đó kết luận hộp bóng công suất tốt.
- Nếu bất kỳ bugi nào không phát tia lửa trong suốt quá trình thử từ đó kết luận hộp bóng công suất hỏng.

3.3.5.2 Bài 2 :Đấu dây hệ thống đánh lửa
a. Bài 2.1 :Đấu hệ thống đánh lửa của động cơ Nissan 200 SX

Chân giắc ECU, hộp bóng công suất, bôbin và cảm biến.

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe Nissan 200 SX

Hình 2.33: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ xe Nissan 200 SX
Sơ đồ đấu dâyhệ thống đánh lửa

Hình 3.34:Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa Nissan 200SX
Trong đó:
Hướng dẫn
- Đấu mạch điện hệ thống như sơ đồ trên.
- Sau khi đấu xong kiểm tra lại một lần nữa rồi mở khóa điện.
- Thực hiện quay trục cảm biến đánh lửa, quan sát .
Nếu tia lửa xuất hiện ở bugi theo đúng thứ tự nổ → kết luận: việc đấu đã hoàn tất.
Nếu tia lửa không xuất hiện ở bugi hoặc có nhưng không đúng với thứ tự nổ thì tắt ngay khóa điện và kiểm tra lại xem sai ở chỗ nào.
b. Bài 2.2 : Đấu hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền IC

Chân giắc ECU, bôbin liền IC và cảm biến

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.35: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền IC

Hướng dẫn
- Đấu dây như hình 3.30.
- Sau khi đấu xong kiểm tra lại một lần nữa rồi bật khóa điện
- Dùng tay quay trục của cảm biến, quan sát :
Nếu tia lửa xuất hiện ở bugi → kết luận việc đấy dây là đúng.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện ở bugi thì tắt khóa điện và kiểm tra lại xem sai ở đâu.

c. Bài 2.3 :Đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền Tr

Chân giắc ECU, bôbin liền Tr, cảm biến

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.36:Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền Tr
Hướng dẫn
- Đấu dây như hình 3.31.
- Sau khi đấu xong kiểm tra lại một lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay trục của cảm biến, quan sát :
Nếu tia lửa xuất hiện ở bugi → kết luận việc đấy dây là đúng.
Nếu không thấy tia lửa xuất hiện ở bugi thì tắt khóa điện và kiểm tra lại xem sai ở đâu.

3.3.6 CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MODULE SỐ 6
3.3.6.1 Bài 1 (kiểm tra các cụm thiết bị trên Module)
a. Kiểm tra bôbin liền Tr
Các thiết bị và dụng cụ: + Bôbin liền Tr
+ 1 điện trở 2,2 KΩ
+ Bugi
+ Ắc quy
Chân giắc của bôbin :

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.37 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền Tr

Hướng dẫn
- Thực hiện nối như hình trên.
- Đấu 1 đầu của điện trở 2,2KΩ với (+) ắc quy, đầu kia quẹt vào chân I của bôbin.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
b. Kiểm tra bôbin liền IC kiểu 1
Thiết bị và dụng cụ:+ Bôbin cần kiểm tra
+ 1 điện trở 470Ω
+ Bugi
+ Ắc quy
Chân giắc của bobbin liền IC kiểu 1:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.38 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền IC đánh lửa kiểu 1
Hướng dẫn
- Thực hiện kiểm tra lần lượt từng bôbin.
- Thực hiện nối như trên.
- Đấu 1 đầu của điện trở 470 Ω với (+) ắc quy, đầu kia quẹt vào chân IGT của bôbin.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
c. Kiểm tra bôbin liền IC kiểu 2
Thiết bị và dụng cụ:+ Bôbin cần kiểm tra.
+ 1 điện trở 470Ω.
+ Bugi.
+ Ắc quy.
Chân giắc của bôbin liền IC kiểu 2:
Sơ đồ đâu dây

Hình 3. 39 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra bôbin liền IC kiểu 2
Hướng dẫn
- Thực hiện kiểm tra lần lượt từng bôbin.
- Thực hiện nối như hình trên
- Đấu 1 đầu của điện trở 470 Ω với (+) ắc quy, đầu kia quẹt vào chân IGT của bôbin.
Nếu thấy xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin tốt.
Nếu không xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: bôbin hỏng.
d. Kiểm tra cảm biến từ điện
Thiết bị và dụng cụ: + Cảm biến cần kiểm tra
+ 1 đèn LED
+ 1 đồng hồ vạn năng
Chân giắc của cảm biến:

Sơ đồ đấu dây

Hình 3.40 : Sơ đồ đấu dây kiểm tra cảm biến từ điện
Hướng dẫn
- Thực hiện nối như hình trên.
- Dùng tay quay mạnh, đột ngột rotor phát xung, quan xát đèn LED
Nếu thấy đèn LED sáng – tắt liên tục → kết luận cảm biến tốt.
Nếu không thấy đèn LED sáng → kết luận cảm biến hỏng.
Hoặc ta có thể dùng đồng hồ vạn năng đo điện trở của cuộn phát xung sau đó so sánh với giá trị của nhà sản xuất. Nếu điện trở không nằm trong giới hạn quy định → kết luận: cảm biến hỏng.

3.3.6.2 Bài 2 (Đấu hệ thống đánh lửa với ECU và kiểm tra hệ thống)
a. Bài 2.1 :Đấu hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền Tr

Chân giắc ECU, bôbin liền Tr và cảm biến từ điện

Sơ đấu dây

Hình 3.41 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền Tr

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu tương tự như hình trên.
- Sau khi đấu song kiểm tra kỹ lại một lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay rotor phát xung, quan sát .
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi → kết luận: đấu thành công.
Nếu không thấy xuất hiện tia lửa ở bugi thì cần tắt khóa điện và kiểm tra lại các giắc nối đã đúng hay chưa. Sau đó bật khóa điện và thực hiện như trên cho tới khi thấy xuất hiện tia lửa ở bugi.

b. Bài 2.2 : Đấu hệ thống đánh lửa sử dụng bôbin liền IC kiểu 1

Chân giắc ECU, bôbin liền IC kiểu 1và cảm biến

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 1SZ-FE

Hình 2.42: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 1 SZ-FE
Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa

Hình 3. 43 : Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liên IC kiểu 1
Hướng dẫn
- Thực hiện đấu tương tự như hình trên.
- Sau khi đấu song kiểm tra kỹ lại một lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay rotor phát xung, quan sát
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi và đúng thứ tự nổ→ kết luận: đấu thành công.
Nếu không thấy xuất hiện tia lửa ở bugi, hoặc đánh lửa không đúng thứ tự thì cần tắt khóa điện và kiểm tra lại các giắc nối đã đúng hay chưa. Sau đó bật khóa điện và thực hiện như trên cho tới khi tia lửa điện đánh đúng theo thứ tự nổ.

c. Bài 2.3 : Đấu hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liền IC kiểu 2

Chân giắc ECU, bôbin liền IC kiểu 2 và cảm biến

Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 1SZ-FE

Hình 3.44: Sơ đồ mạch điện điểu khiển động cơ 1SZ-FE
Sơ đồ đấu dây

Hình 2.45: Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa BSI sử dụng bôbin liên IC kiểu 1

Hướng dẫn
- Thực hiện đấu tương tự như hình trên.
¬- Sau khi đấu song kiểm tra kỹ lại một lần nữa rồi bật khóa điện.
- Dùng tay quay rotor phát xung, quan sát
Nếu xuất hiện tia lửa ở bugi và đúng thứ tự nổ→ kết luận: đấu thành công.
Nếu không thấy xuất hiện tia lửa ở bugi, hoặc đánh lửa không đúng thứ tự thì cần tắt khóa điện và kiểm tra lại các giắc nối đã đúng hay chưa. Sau đó bật khóa điện và thực hiện như trên cho tới khi tia lửa điện đánh đúng theo thứ tự nổ.

PHẦN IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4
4.1 CÁC KẾT QUẢ VÀ Ý NGHĨA
Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn thành theo đúng nội dung và yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp đề ra.
Đồ án tốt nghiệp đã đạt được các kết quả:
- Nghiên cứu, tổng hợp một cách hệ thống, logic về lý thuyết đánh lửa lập trình. Dựa trên cơ sở tìm hiểu thực tế một số hãng xe phổ biến ở Việt Nam như: TOYOTA, FORD, NISSAN, MISUBISHI, DAEWOO, HONDA, chúng em đã đưa ra được các dạng cụ thể của hệ thống đánh lửa lập trình mà các tài liệu được phát hành trên thị trường hiện nay chưa tổng hợp đầy đủ. Do đó, nội dung lý thuyết của đồ án có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên ngành công nghệ ô tô và các đối tượng khác đang làm dịch vụ sửa chữa, bảo hành ô tô.
- Với sự hỗ trợ kinh phí, vật tư và chỉ đạo kỹ thuật của công ty: Cổ phần thiết bị và phát triển công nghệ ACT Chúng em đã thiết kế được các panel đánh lửa lập trình có thể được sử dụng làm mô hình thực hành cho các trường trung học chuyên nghiệp, cao đẳng, đại học có chuyên ngành đào tạo về ô tô. Qua việc thiết kế đó chúng em đã được củng cố những kiến thức mà chúng em đã học mà còn được nâng cao hơn về kiến thức chuyên môn.
- Trên cơ sở panel được thiết kế, kết hợp với tài liệu tham khảo chúng em đã xây dựng được bài thực hành: kiểm tra các cụm chi tiết trên hệ thống đánh lửa và đấu nối tổ hợp hệ thống đánh lửa . Từ đố có thể áp dụng cho sửa chữa tại các doanh nghiệp kinh doanh và làm dịch vụ ô tô và cho việc tham khảo của học sinh, sinh viên ngành công nghệ ô tô.
4.2 HẠN CHẾ, BỔ SUNG – PHÁT TRIỂN
4.2.1 HẠN CHẾ
Mặc dù rất cố gắng trong quá trình làm đồ án nhưng do kinh phí, thời gian và trình độ có hạn nên đồ án chúng em còn tồn tại một số thiếu sót sau:
- Tín hiệu đầu vào của hệ thống đánh lửa chỉ gồm tín hiệu vị trí trục khuỷu G và tốc độ động cơ NE nên chưa thể hiện được sự khác biệt của thời điểm đánh lửa theo các chế độ hoạt dộng của động cơ khi hoạt động bình thường.
- Chưa kết nối được giắc chẩn đoán và đánh pan hệ thống đánh lửa trên các module.
4.2.2 BỔ SUNG – PHÁT TRIỂN
Nếu có thêm thời gian và kinh phí chúng em sẽ tiến hành khắc phục các mặt hạn chế:
- Đưa thêm các tín hiệu đầu vào như: lưu lượng khí nạp, nhiệt độ động cơ.
- Thực hiện đánh pan và kết nối máy chẩn đoán.

cho e xin file full được không ak
e đang làm đồ án hệ thống này ak
e cảm ơn ak

lequocdinh · 2/6/20

BaoNgok đã viết:
cho e xin file full được không ak
e đang làm đồ án hệ thống này ak
e cảm ơn ak

cho em xin file đầy đủ được không ạ

Yoshiro · 3/8/20

bác có bản vẽ cad bobin chai đánh lửa tích hợp qua bộ chia điện của đời máy cũ không cho em xin với em đang cần gấp cảm mơn ạ
mail : liemhuynh2414@gmail.com

LongDragonY · 7/12/20

Anhnam99 đã viết:
Nhờ bác giử vào email anhhaonam37@gmail.com cho e xin tại liệu vs ạ

a có tài liệu chưa ạ.. nếu có thì cho em xin với songlong101298@gmail.com

LongDragonY · 7/12/20

BaoNgok đã viết:
cho e xin file full được không ak
e đang làm đồ án hệ thống này ak
e cảm ơn ak

a ơi cho e xin với songlong101298@gmail.com

LuuNhuNgoc · 7/12/20

HuuHieu0301 · 7/1/21

anh trai cho em xin full tài liệu với anh trai
mail em huuhieunguyen9816@gmail.com

Duonghoangdiep · 17/3/21

a cho em xin file vào mail duonghoangdiep16@gmail.com được k ạ

Đồ án Hệ thống đánh lửa

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Tài xế O-H

Đã ghim

Cộng đồng nổi bật