MỞ ĐẦU L TÔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VUC CUA DE TÀI Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1. Trong nước (phản tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở Việt Nam, liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến dé tài được trích dân khi đánh giá tông quan) Đa dạng các chủng loại hệ thông đánh lửa phục vụ công tác đào tạo. Danh mục các công trình đã công bố thuộc lĩnh vực của đề tài của chủ nhiệm và những thành viên tham gia nghiên cứu (ho và (ên tác giả; bài báo; án phẩm, các yếu tô về xuất bản) Đề tài NCKH cấp trường trọng điểm: Mô hình hệ thống điều khiển động cơ Mitsubishi, Chủ trì Nguyễn Kim Đề tài NCKH cấp Bộ: Xây dựng chương trình đào tạo CKM, CKĐ theo MES, Chủ trì: Hồ Vĩnh An, tham gia: Nguyễn Kim Đề tài NCKH cấp Trường: Chế tạo mô hình thí nghiệm điện-điện tứ ôtô, Chủ trì: Nguyễn Kim II. TÍNH CÁP THIẾT CỦA ĐÈ TÀI: Hiện nay Bộ môn Động cơ thuộc Khoa CKĐ đang hướng dẫn thực tập động cơ xăng II và trong đó có phan thực tập kiểm tra hệ thống đánh lửa Dé da dạng về chủng loại đặc biệt hệ thống đánh lửa của Mercedes ( đánh lửa 2 bougie sử dụng transistor trường Mosfet ) hiện chưa có trong thiết bị thực tập của Bộ môn, nên việc nghiên cứu và áp dụng thực tiển là rất cần thiết trong lĩnh vực đào tạo của Bộ môn.
Nhằm tạo điều kiện cho người học được dễ đàng tiếp cận với thiết bị mới trong học tập, và rèn luyện kỹ năng kiểm tra vẻ hệ thống đánh lửa, Người thực hiện đề tài nghiên cứu thiết kế, lắp ráp mạch điều khiển hệ thống đánh lửa động cơ Mercedes nhằm phục vụ cho sinh viên thực tập rèn luyện kỷ năng kiểm tra các bộ phận chỉ tiết trong hệ thống đánh lửa. Xuất phát từ nhu cầu thực tế như trên người nghiên quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế, lắp ráp mạch điều khiển cho hệ thống đánh lửa động cơ Mereedes ” với mong muốn tạo Ta một sản phẩm có thể áp dụng vào giảng dạy ngay học phần mà mình đang đảm trách. Sản phẩm đề tài sau khi hoàn thành cung cấp cho người học một cái nhìn tổng quát về hệ thống đánh lửa căn bản transistor. Qua đó người học hiểu rõ từng chỉ tiết về hệ thống này về phương điện cấu tạo, chức năng, nguyên lý hoạt động và phương pháp vận hành, kiểm tra.
Thiêt kế, lắp ráp mạch điều khiên cho hệ thông đánh lửa Mercedes 6 Trường Đại bọc Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hỗ Chỉ Minh =———- = NCKH-2014 — II. MỤC TIÊU CUA ĐÈ TÀI: Rèn luyện cho sinh viên kỹ năng kiểm tra chắn đoán hệ thống đánh lửa. Ngoài ra để mở rộng sinh viên có thể tự nghiên cứu thiết kế lắp ráp mạch đánh lửa ( Igniter ) cho những hệ thống đánh lửa sớm bằng điện tử ( ESA) sử dụng transistor trường (Mosfet) IV. CACH TIEP CAN DE TAI: - Tim hiểu những tính nang va hoat déng cia HTDL Mercedes va Toyota - Xết nhu cầu thực tế của người học thông qua các hoạt động học tập về kiểm tra chân đoán hệ thống đánh lửa - Tập hợp nghiên cứu tài liệu về lý thuyết đánh lửa transistor trường V.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Để hoàn thành nội dung đề tài, người nghiên cứu đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu. Trong đó đặc biệt là phương pháp tham khảo tài liệu đặc biệt về lý thuyết đánh lửa, thu thập các thông tin liên quan, học hỏi kinh nghiệm của đồng nghiệp, nghiên cứu các mô hình giáng dạy hiện có, nghiên cứu các mô hình giảng dạy hiện có trên thị trường. từ đó tìm ra những ý tưởng mới để hình thành đề cương của đề tài, cũng như cách thiết kế lắp ráp mạch đánh lửa cũng như thiết kế, lắp ráp mô hình. Song song với nó, chúng tôi còn kết hợp cả phương pháp kiểm tra, thực nghiệm và kinh nghiệm của bản thân trong quá trình giảng dạy.
- Dựa vào lý thuyết, hoạt động, kết cầu HTĐL Mercedes - Dựa vào lý thuyết, hoạt động kết cầu THDL Toyota VI. PHẠM VỊ NGHIÊN CỨU: Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống đánh lửa trực tiếp Mercedes và Toyota Phạm vi nghiên cứu : Dùng ECŨ cảm biến từ của hệ thống đánh lửa Toyota 1MZ-FE để điều khiển HTĐL Mereedes VII. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ TIÊN ĐỘ THỰC HIỆN Nội dung nghiên cứu (rình bày dưới dạng đề cương nghiên cứu chỉ tiễ) ~ Nghiên cứu lý thuyết về trang bị điện trên ôtô trong lĩnh vực đánh lửa. - Nghiên cứu nguyên lý kết cấu các bộ phận trong hệ thống đánh lửa transistor trường - Nghiên cứu hoạt động, kết cầu HTĐL Mercedes ~ Nghiên cứu hoạt động HTDL Toyota - Nghiên cứu thiết kế, lắp ráp, mạch điều khiển đánh lửa Mercedes dựa trén ECU Toyota e© _ Thiết kế và lắp ráp mô hình hệ thống đánh lửa Mercedes.
©- Viết báo cáo, PD” ———————ằ—— Thiết kế, lắp rấp mạch điều khiển cho hệ thông đảnh lửa Mercedes 7 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hà Chỉ Minh NCKH-2014 Re A A SR ET TTT RF ET AOA IS mania VII. NOI DUNG DE TAI CHUONG I :CO SO LY THUYET VE DANH LUA 1. HỆ THÓNG ĐÁNH LỬA ĐIỆN CÁM 1. Hệ thống đánh lửa điện cẩm là hệ thống sử dụng năng lượng đánh lửa dưới dạng từ trường của cuộn dây.
Hệ thống đánh lửa điện cảm được sử dụng hầu hết trên các xe ôtô hiện nay.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa điện cầm. ACCU Là Điện |ụ Bobne Lạ Bộchia F> Bugi điện phụ Dòng điện đi từ + accucông tắc chính điện trở phụ (có thể có hoặc không) bobin bộ chia điện(có thể có hoặc không) bugi đánh lửa. Để tạo ra tia lửađiện cao áp thì dòng sơ cấp phải được ngắt đột ngột. Công cụ dùng để ngắt mạch sơ cấp thường là một trong các loại sau: +Dùng vít lửa (đánh lửa thường) được đóng mở bằng cam gắn trên trục bộ chia điện.
lp — Bugi —__ Áƒ Nắp bộ chía điện Rotor Bộ đánh lừa sớm (iF chăn không Bộ chia điện Khoá điện ỉ Hình! :Sơ đồ hệ thống đánh lửa điện cảm loại thường * Khi cam đội, vít mở, dang điện trong cuộn sơ cấp bobine bị ngdt —>dién áp cao cuộn thứ cấp (12.000 V) —*bộ chia điện—* bugi. Thiét ké, lắp ráp mạch điêu khiến cho hệ thông đánh lửa Mercedes 8 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hé Chi Minh NCKH-2014 * Khi cam đóng, vít KK: đóng, dòng điện trong cuộn sơ cấp tăng trưởng. + Đánh lửa bản dẫn : Hệ thống này nhận tín hiệu từ các cảm biến trên xe:cảm biến điện từ, Hall, quang., sau khi xử lý tín hiệu. hệ thốngsẽ điều khiển đóng ngắt dòng sơ cắp bằng transistor công suat.
Khoá điện ‘Transistor công suất a = Ein_sl = Cam bi đánhlửa — WÚ Hình 2 :Sơ đỗ ngyên lý mô tả hệ thông đánh lửa điện cắm loại bán dẫn. Bộ vi xử lý trong IGNITER nhận tín hiệu từ các cảm biến, sau khi xứ lý những tín hiệu này, nó sẽ đóng mở con transistor công suất. © Transistor mở dòng điện trong cuộn sơ cấp tăng lên —> Bugi chưa đánh lửa. ® Transistor đóng dòng điện trong cuộn sơ cdp ngat—» Bugi đánh lửa.3 Một vài thông số của hệ thống đánh lửa điện cảm 1.a Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m : Là hiệu điện thế cực đại đo được ở đầu cuộn thứ cấp.
Hiệu điện thé U;„ phải đủ lớn để tạo ra tia lửa,nhất là lúc khởi động.b Hiệu điện thế đánh lửa : Là hiệu điện thế thứ cấp mà tại đó quá trình đánh lửa xảy ra ( Uại). Theo định luật Pashen : Ua=K— Trong đó : P: áp suất trong buồng đất tại thời điểm đánh lửa. ð : khe hở bugi. T: nhiệt độ ở điện cực trung tâm của bugi tại thời điểm đánh lửa.
K : hằng số phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp hòa khí. Hệ số dự trữ Ka: Hệ số dự trữ là tỷ số giữa hiệu điện thể thứ cắp cực đại Ưạm và hiệu điện thế đánh lửa Ua : Thiết kế, lắp ráp mạch điều khiến cho hệ thông đánh lửa Mercedes 9 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh NCKH-2014 — Ữ, Ka = 7 dt Hệ số Ka< 1,5 déi với hệ thống đánh lửa thường và bằng 1,5 + 2 đối với động cơ xăng ding hệ thống đánh lửa điện tử.d Năng lượng dự trữ Wạ,: Là năng lượng được tích trữ dưới dạng từ trường trong cuộn sơ cấp của bôbin.Hệ số này có giá trị đảm bảo tỉa lửa điện có đủ năng lượng để đốt cháy hoàn toàn hòa khí được xác định bởi công thức : LIZ Wa =! 2 = 50+ 150 mJ L¡ : độ tự cắm của cuộn sơ cấp bobine. Ing : cường độ dòng điện tại thời điểm transitor công suất ngắt.e Tốc đệ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S: s~ #2 — ““2_ sọp + 600 V/ dt At ” | Bs Aus : độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp. At : thời gian biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
Tốc độ biến thiên S càng lớn thì tia lửa xuất hiện tại điện cực bugi càng nhanh, nhờ đó đòng không bị rỏ qua muội than trên cực điện bugi, năng lượng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm.f Tần số và chu kỳ đánh lữa : Tần số đánh lửa là số tia lửa xuất hiện trong 1 giây. Đối với động cơ 4 kỳ tần số f được tính bởi công thức : f= pay] Z Đối với động cơ 2 kỳ : f= rg 60 f: tần số đánh lửa. n:số vòng quay động cơ.: số xy lanh động cơ. Chu kỳ T là thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa.
T= Lf= Ta + Tụ Tạ : thời gian vít ngậm hay transitor dẫn bão hòa. Tạ: thời gian vít hở hay transitor ngắt, ae Thiết kẽ, lắp ráp mạch điều khiến cho hệ thông đánh lửa Mercedes 10 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hà Chi Minh NCKH-2014 Tần số f ty lệ thuận với tốc độ động cơ và số xy lanh, tỷ lệ nghịch với chu ky. Vi vay khi thiết kế cần chú ý đến 2 thông số chu kỳ và tần số để đảm bao ở số vòng quay cao thì tia lửa vẫn manh.g Nang lwong tia lira: Wr = We + Wi Trong dé: 'Wp: Năng lượng của tia lửa. Wc: Năng lượng của thành phẩn tia lửa có tính điện dung.
W(: Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện cảm. C¿: Điện dung ký sinh của mạch thứ cấp của bougie (F). Lạ: Độ tự cảm của mạch thứ cấp (H). 1; : Cường độ đòng điện mạch thir cap (A).
