Hệ thống đánh lửa bán dẫn – Giáo trình Hệ thống điện và điện tử ô tô CĐ Công nghiệp Huế –

4.5.1. Phân loại.

Khuynh hƣớng tăng tỷ số nén , số vòng quay n và số xy lanh của động cơ Z để tăng hiệu suất, yên cầu phải tăng U2 của hệ thống đánh lửa. Mà muốn vậy phải tăng giá trị dòng sơ cấp I1 .
Hệ thống đánh lửa thƣờng không bảo vệ đƣợc nhu yếu này, vì :

– Tăng n và Z làm giảm thời gian tđg dẫn đến giảm I1ng và bởi vậy giảm U2;
– Tăng I1ng làm giảm tuổi thọ và độ tin cậy làm việc của tiếp điểm.

Bạn đang đọc: Hệ thống đánh lửa bán dẫn – Giáo trình Hệ thống điện và điện tử ô tô CĐ Công nghiệp Huế –

Vì thế Open hệ thống đánh lửa hoàn thành xong hơn phân phối đƣợc những nhu yếu trên đó là hệ thống đánh lửa bán dẫn .
Hệ thống đánh lửa bán dẫn có hai loại :
– HTĐL bán dẫn có tiếp điểm ( dùng tiếp điểm cơ khí má vít để tinh chỉnh và điều khiển quy trình đóng, mở dòng điện của mạch sơ cấp )
– HTĐL bán dẫn không có tiếp điểm .

4.5.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn có má vít điều khiển.

Sơ đồ cấu trúc : của hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm nhƣ trên hình 4.31, gồm : nguồn ( ắc quy ) 1 ; bộ phận tạo xung ( cặp tiếp điểm ) 2 mắc trong mạch Bazơ của transito 6 ; biến áp đánh lửa 3 ; điện trở phụ và công tắc nguồn khởi động 4 ; khóa điện 5 ; transito 6 .
Cuộn dây sơ cấp W1 của biến áp đánh lửa mắc trong mạch Emitơ của transito .

Sơ đồ này khác sơ đồ hệ thống đánh lửa thƣờng là không có tụ điện C mà có
transito 6. Dòng sơ cấp là dòng IE còn dòng qua tiếp điểm là dòng cực gốc IB<
+ Nguyên lý thao tác của hệ thống nhƣ sau :

Hình 4.31: Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm.

1- Bộ ắc quy; 4- Điện trở phụ;

2- Tiếp điểm (cặp má vít); 5- Khoá điện;
3- Biếp áp đánh lửa; 6- Transito.

1 2 3 4 5 6 IB IE W1 W2 IK
– Khi KK ‘ đóng : cực gốc B của transito đƣợc nối với cực âm của nguồn nên UEB > 0 làm Open dòng IB và transito 6 mở cho dòng I1 đi qua .
– Khi KK ‘ mở : dòng IB bị ngắt nên transito đóng và ngắt bất ngờ đột ngột dòng I1. Do đó trong những cuộn dây của biến áp đánh lửa Open những suất điện động tự cảm. Trong hệ thống đánh lửa thƣờng E1 = 200 ÷ 400V hoặc lớn hơn. Bởi vậy không hề lấy biến áp đánh lửa tiêu chuẩn ( dùng cho hệ thống đánh lửa thƣờng ) sang dùng cho hệ thống đánh lửa bán dẫn, vì transito không chịu đƣợc điện áp cao nhƣ vậy mà phải dùng biến áp riêng có Kba lớn hơn để giảm E1 xuống nhỏ hơn 100V .
Nếu E1 yên cầu phải lớn hơn 100V để bảo vệ nhận đƣợc U2 cao, thì hoàn toàn có thể mắc tiếp nối đuôi nhau những transito hoặc vận dụng những giải pháp bảo vệ. Nếu vẫn dùng biến áp đánh lửa tiêu chuẩn thì hệ thống đánh lửa bán dẫn sẽ không phát huy đƣợc ƣu điểm gì trừ yếu tố tăng tuổi thọ cho tiếp điểm .
* Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm TK-102 :
Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm TK-102 ( hình 4.32 ) đƣợc dùng trên xe ZIL-130 .
+ Cấu tạo của nó gồm :
– Biến áp đánh lửa ( 3 ) loại B114 ; – Bộ cắt nối bán dẫn TK-102 ( I ) ; – Khối điện trở II ;
– Bộ phận tạo xung ( 2 ) với những tiếp điểm kiểu má vít KK ‘ ; – Bộ chia điện ( không bộc lộ trên sơ đồ ) .
+ Nhiệm vụ của những linh phụ kiện trong sơ đồ :
– Tụ hóa C2 ( 50  F ) có trách nhiệm san bằng những xung điện áp để không thay đổi điện áp nguồn .
– Transito T : để cắt nối dòng sơ cấp .

Hình 4.32: Sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm TK102.
1- Khoá điện; 2- Bộ phận tạo xung; 3- Biến áp đánh lửa.

C II

– Biến áp xung (với các cuộn dây W1′ và W2′): có nhiệm vụ tạo xung để đảm
bảo cho transito T đóng tích cực và đƣa điện áp điều khiển đến cực gốc B để điều
khiển transito.

– Điện trở R2 : để tạo xung áp thích hợp. – R1, C1, ĐO, và ĐC : để bảo vệ transito .
– Đi ốt ĐO : để bảo vệ transito khi E1 > 100V ( nó bị đánh thủng, hạn chế sự tăng E1 khi E1 đặt giá trị 100V .
– Đi ốt ĐC : không cho dòng đi qua ĐO theo chiều thuận .
– R1 và C1 : tạo thành khung giao động, tiêu tốn bớt năng lƣợng của dòng tự cảm khi transito đóng để giảm sự đốt nóng transito .
+ Nguyên lý thao tác :
– Khi bật khóa điện và tiếp điểm KK ‘ đóng : có dòng I0 đi qua nhánh song song ( R2 và W2 ‘ ). Dòng I0 gây sụt áp trên R2 và W2 ‘ tạo thiên áp cho transito. Lúc này UEB > 0 nên IB > 0 và transito mở cho dòng chính IK đi qua .
Nhƣ vậy, qua W1 có ba dòng : I1 = I0 + IB + IK  ( 7 ÷ 8 ) A. Dòng này biến thiên theo quy luật tƣơng tự I1 trong hệ thống đánh lửa thƣờng. Nhƣng vận tốc biến thiên nhanh hơn vì L1 nhỏ ( cuộn W1 nhỏ hơn ) .
Tổng hai dòng I0 + IB = ( 0,7 ÷ 0,9 ) A.
– Khi KK ‘ mở : I0 và IB mất bất thần, làm cảm ứng trong W2 ‘ một sức điện động tự cảm E2tc ‘ làm cho UEB < 0 bảo vệ cho transito khóa nhanh và khóa chặt. Khi transito khóa, dòng I1 mất bất thần gây ra trong W2 một suất điện động cao thế E2 = ( 20.000 ÷ 30.000 ) V, truyền qua bộ chia điện đến bu gi để tạo tia lửa điện .

4.5.3. Cảm biến đánh lửa.

– Cảm biến từ điện : loại nam châm từ cố định và thắt chặt và loại nam châm quay .

Hình 4.33: Kết cấu cảm biến
điện từ loại nam châm quay.
1- Sta to;

Xem thêm: Bài giảng điện tử là gì? Phân biệt bài giảng điện tử và giáo án điện tử

2- Rô to (nam châm vĩnh cửu);
3- Vòng ngoài ổ bi bắt chặt với
vỏ bộ chia điện.

1 2
– Cảm biến quang điện .
– Cảm biến bán dẫn ( cảm ứng Hall ) .

4.5.4. Hệ thống đánh lửa bán dẫn dùng cảm biến từ điện loại nam châm đứng
yên.

Hình 4.34: Sơ đồ nguyên lý cảm biến điện từ loại nam châm cố định.

Rô to
Cuộn dây
Lõi thép
Nam châm

Hình 4.35: Cấu tạo cảm biến quang.

Máy số 3
Máy số 4 Máy số 2
Vạch dấu máy 1 Đèn led
Chia độ vành ngoài

Hình 4.36: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa bán dẫn dùng cảm biến điện từ.

1- Ắc quy; 5- Bô bi cao áp; 9- Rô to tín hiệu;

2- Khoá điện; 6- Cuộn dây sơ cấp (W1); 10- Cuộn dây điện từ;
3- Điện trở phụ; 7- Cuộn dây thứ cấp (W2); 11- Bugi;

4- Bộ điện tử; 8- Nam châm vĩnh cữu; 12- Rô to chia điện.

1 2 3 5 6 7 11 12 T 4 + B D 8 9 10
Khi hoạt động giải trí, khóa điện 2 đóng lại ( bật ON ), động cơ quay sẽ kéo trục bộ chia điện ( đen cô ) quay theo, nam châm vĩnh cữu 8 tích hợp với rô to tín hiệu 9 sẽ tạo ra những xung từ trƣờng tính năng lên cuộn dây điện từ 10 làm cảm ứng ra suất điện động tinh chỉnh và điều khiển bộ điện tử 4 đóng ngắt dòng điện sơ cấp I1 của mạch điện đánh lửa, rô tô chia điện 12 quay sẽ phân phối dòng điện cao áp đến mỗi bu gi theo thứ tự nổ của những xy lanh của động cơ. Nguyên tắc hoạt động giải trí của hệ thống đánh lửa bằng điện tử không có tiếp điểm hoàn toàn có thể chia ra làm hai quy trình tiến độ :
– Giai đoạn 1, răng của rô to tín hiệu không trùng với cuộn dây điện từ. Trong tiến trình này từ trƣờng đi qua cuộn dây điện từ 10 trong bộ cảm ứng không đổi khác nên không có suất điện động cảm ứng trong cuộn dây điện từ 10, cuộn dây điện từ 10 đƣợc xem nhƣ một đoạn dây dẫn điện. Khi đóng khóa điện 2, với cách phân cực cho bộ điện tử 4 nhƣ sơ đồ mạch điện sẽ được cho phép dòng điện đi từ chân B ra mát, lúc này dòng điện sơ cấp I1 sẽ đi từ cực dƣơng ( + ) của ắc quy 1 qua khóa điện 2, qua điện trở phụ 4, qua cực dƣơng ( + ) của bô bin cao áp 5, qua cuộn dây sơ cấp ( W1 ) 6, qua cực âm ( – ) của bô bin cao áp, qua bộ điện tử 4, ra mát và về lại cực âm ( – ) của ắc quy .
Tƣơng tự nhƣ trong mạch đánh lửa bằng ắc quy, trong quy trình tiến độ này do vận tốc tăng dòng điện sơ cấp I1 chƣa đủ lớn nên suất điện động cảm ứng trên cuộn dây thứ cấp W2 chƣa đạt đến điện áp đánh lửa. Tƣơng tự nhƣ hệ thống đánh lửa bằng điện tử có tiếp điểm, dòng điện sơ cấp I1 trong hệ thống này đi qua bộ điện tử 4 hoàn toàn có thể lớn hơn 4 ampe nên hiệu suất đánh lửa của hệ thống này hoàn toàn có thể nâng cao hơn so với hệ thống đánh lửa bằng ắc quy. Ngoài ra hệ thống này còn có ƣu điểm hơn là không có cơ cấu tổ chức điều khiển và tinh chỉnh tín hiệu đánh lửa bằng cơ khí ( cam và tiếp điểm ) nên không cần phải bảo dƣỡng định kỳ. Dòng điện I0 có hiệu quả là phân cực tính cho những linh phụ kiện bên trong bộ điện tử 4 và còn đƣợc gọi là dòng nuôi mạch điện tử .
– Giai đoạn 2, răng của rô to tín hiệu trùng với cuộn dây điện từ : khi xy lanh của động cơ ở thời gian cuối nén đầu nổ, răng của rô to tín hiệu 9 trùng với cuộn dây điện từ 10, lúc này khe hở của mạch từ gồm có nam châm vĩnh cữu 8, rô to tín hiệu 9 và cuộn dây điện từ 10 là bé nhất nên từ trƣờng đi qua cuộn dây điện từ 10 tăng lên, do từ trƣờng trong cuộn dây điện từ 10 biến hóa đã làm Open một suất điện động cảm ứng ngƣợc chiều với hiệu điện thế phân cực của trandito T, trandito T chuyển sang trạng thái khóa ngăn không cho dòng điện sơ cấp I1 đi qua, dòng điện sơ cấp I1 mất đi bất thần, từ trƣờng trong bô bin cao áp 5 biến thiên ( giảm đi ) với vận tốc cao làm cảm ứng trong cuộn thứ cấp 7 ( W2 ) một suất điện động với điện áp từ 20 đến 30 kV. Thông qua đƣờng dây dẫn điện cao áp và đầu chia điện mà điện áp thứ cấp này sẽ tạo ra dòng điện thứ cấp I2 đƣợc đƣa đến bu gi của xy lanh cần đánh lửa để bật tia lửa điện đốt cháy trung khí trong xy lanh .

4.5.5. Hệ thống đánh lửa bán dẫn dùng cảm biến từ điện loại nam châm quay.

Transito T4 có trách nhiệm đóng ngắt dòng điện sơ cấp của bô bin. Các transito T1, T2, T3 có trách nhiệm khuếch đại những xung của cảm ứng đánh lửa, vì biên độ điện áp của nó không đủ để tinh chỉnh và điều khiển trực tiếp T3 .
Khi bật công tắc nguồn máy và rô to của cảm ứng không quay thì T1 khóa vì điện thế ở hai cực E và cực B bằng nhau ( Ueb = 0 ). Khi đó điện thế ở cực B của T2 cao hơn điện thế ở cực E, tức là Ueb > 0, nên Open dòng điện tinh chỉnh và điều khiển : ( + ) ắc quy 
KĐ  R  D5  R6  điểm a  D3  cực gốc T2  R3  R9  ( – ) ắc quy. Do vậy T2 mở làm cho T3 mở ; đồng thời Open dòng điện tinh chỉnh và điều khiển T4 chạy qua cực CE của T3 kích cho T4 mở. Khi T4 dẫn, điện trở của nó rất nhỏ, do đó hầu nhƣ hàng loạt dòng điện sơ cấp của bô bin sẽ qua T4 theo mạch : ( + ) ắc quy  KĐ 
cuộn sơ cấp bô bin  D6  tiếp giáp phát – góp của T4  ( – ) ắc quy. Dòng điện sơ cấp tạo nên từ thông trong lõi thép của bô bin .
Khi rô to cảm biến quay, trong cuộn dây của nó phát ra những xung điện xoay chiều. Nửa xung dƣơng sẽ tạo nên dòng điện tinh chỉnh và điều khiển transito T1 nhƣ sau : Từ cuộn dây cảm ứng  D1  R7  tiếp giáp E-B của T1  ( – ) ắc quy và T1 mở. Khi T1 mở, điểm a coi nhƣ đƣợc nối với ( – ) ắc quy vì độ sụt áp trên T1 lúc này không đáng kể. Khi đó cực B của T2 đƣợc nối với điện thế âm qua D3 khiến T2 khóa, đồng thời T3, T4 cũng khóa theo nên dòng điện sơ cấp của bô bin bị triệt tiêu nhanh gọn, dẫn tới sự biến thiên từ thông và sinh ra sức điện động lớn ( đến 30 kV ) trong cuộn dây thứ cấp của bô bin. Xung điện cao áp này tạo nên tia lửa điện ở bu gi để đốt cháy hỗn hợp nổ trong xy lanh động cơ .

4.5.6. Hệ thống đánh lửa bán dẫn dùng cảm biến bán dẫn (cảm biến Hall).

Sơ đồ mạch điện và đồ thị màn biểu diễn sự tƣơng quan giữa tín hiệu xung điện áp của cảm ứng Hall và sự tăng trƣởng của dòng sơ cấp qua bô bin đƣợc trình diễn trên hình .
Khi bật công tắc nguồn máy, mạch điện sau công tắc nguồn IG / SW đƣợc tách làm hai nhánh, một nhánh qua điện trở phụ Rf đến cuộn sơ cấp và cực C của transito T3, một nhánh sẽ qua đi ốt D1 cấp cho cụm tinh chỉnh và điều khiển và cảm ứng Hall. Nhờ R1, D2
điện áp phân phối cho cảm ứng Hall luôn không thay đổi. Tụ điện C1 có tính năng lọc nhiễu cho điện áp nguồn vào. Đi ốt D1 có trách nhiệm bảo vệ IC Hall trong trƣờng hợp mắc lộn cực ắc quy, còn đi ốt D3 có trách nhiệm ổn áp khi hiệu điện thế nguồn phân phối quá lớn nhƣ trƣờng hợp tiết chế của máy phát bị hƣ .
Khi đầu dây tín hiệu của cảm ứng Hall có điện áp ở mức cao, tức lúc cánh chắn bằng thép xen giữa khe hở trong cảm ứng Hall, làm T1 dẫn. Khi T1 dẫn, T2 và T3 dẫn theo. Lúc này dòng sơ cấp i1 qua W1, qua T3 về mát tăng dần. Khi tín hiệu điện từ cảm ứng Hall ở mức thấp, tức là lúc cánh chắn bằng thép ra khỏi khe hở trong cảm ứng Hall, transito T1 ngắt làm T2, T3 ngắt theo. Dòng sơ cấp i1 bị ngắt bất thần tạo nên một sức điện động ở cuộn thứ cấp W2 đƣa đến những bu gi .
Tụ điện C2 có tính năng làm giảm sức điện động tự cảm trên cuộn sơ cấp W1 đặt vào mạch khi T2, T3 ngắt. Trong trƣờng hợp sức điện động tự cảm quá lớn do sút dây cao áp ví dụ điển hình, R5, R6, D4 sẽ khiến transito T2, T3 mở trở lại để giảm xung điện áp quá lớn hoàn toàn có thể gây hƣ hỏng cho transito. Đi ốt Zener D5 có tính năng bảo vệ transito T3 khỏi bị quá áp vì điện áp tự cảm trên cuộn sơ cấp của bô bin .

4.5.7. Hệ thống đánh lửa bán dẫn dùng cảm biến quang điện.

Hình 4.39 trình diễn một sơ đồ hệ thống đánh lửa bán dẫn đƣợc điều khiển và tinh chỉnh bằng cảm biến quang của hãng Motorola. Cảm biến quang đƣợc đặt trong đen cô phát tín hiệu đánh lửa gởi về bộ đánh lửa để điều khiển và tinh chỉnh đánh lửa .

Khi đĩa cảm biến ngăn dòng ánh sáng từ LED D1 sang phô tô transito T1 khiến
nó ngắt. Khi T1 ngắt, các transito T2, T3, T4 ngắt, T5 dẫn, cho dòng qua cuộn sơ cấp
về mát. Khi đĩa cảm biến cho dòng ánh sáng đi qua, T1 dẫn nên T2, T3, T4 dẫn, T5
ngắt. Dòng sơ cấp bị ngắt sẽ tạo một sức điện động cảm ứng lên cuộn thứ cấp một
điện áp cao và đƣợc đƣa đến bộ chia điện.

Xem thêm: Hướng dẫn kê khai thuế điện tử – Đại lý Thuế Việt An

4.5.8. Hệ thống đánh lửa điện dung.

Hệ thống đánh lửa điện dung lúc bấy giờ thƣờng đƣợc sử dụng trên xe thể thao, xe đua, động cơ có pít tông tam giác và trên xe gắn máy. Hệ thống đánh lửa điện dung hoàn toàn có thể đƣợc chia làm hai loại : loại có vít điều khiển và tinh chỉnh và loại không có vít điều khiển và tinh chỉnh hoặc hoàn toàn có thể phân loại theo cách tạo ra điện áp nạp tụ : xoay chiều ( CDI – AC ) và một chiều ( CDI – DC ) .

Đối với hệ thống đánh lửa điện dung, năng lƣợng trong mạch sơ cấp của bô bin đƣợc tích lũy dƣới dạng điện trƣờng chứa trong tụ C. Thông thƣờng, ngƣời ta chọn tụ điện C có giá trị nằm trong khoảng chừng từ 0,5 ¸ 3 mF, vì theo thống kê giám sát và thực nghiệm, nếu điện dung của tụ C lớn thì khi vận tốc cao sẽ không đủ thời hạn để tụ C đƣợc nạp đầy. Còn nếu điện dung nhỏ thì sẽ ảnh hƣởng đến năng lƣợng đánh lửa. Hiệu điện thế nạp trên tụ thƣờng nhỏ hơn 400V, vì nếu lớn hơn sẽ gây hiện tƣợng

Source: https://vh2.com.vn
Category : Điện Tử