Hệ thống đánh lửa trên ô tô: Cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động

Sơ đồ hệ thống đánh lửa trên ô tô gồm mạch thứ cấp và sơ cấp cùng nhiều bộ phận khác, bạn có thể hình dung qua sơ đồ mạch dưới đây:

1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa trên ô tô

Hệ thống đánh lửa trên ô tô có nhiệm vụ chính là giúp chuyển đổi nguồn điện một chiều điện thế thấp (12V/24V) thành các xung điện thế cao (12.000V - 50.000V), rồi phân bố đều đến các bugi và xilanh để tạo ra tia lửa điện cao thế giúp mồi cho quá trình đốt cháy hòa khí diễn ra khi xe ô tô khởi động.

2. Cấu tạo của hệ thống đánh lửa ô tô

Bởi có 2 loại hệ thống đánh lửa dùng trong ô tô với cấu tạo có khác biệt như sau:

2.1 Cấu tạo hệ thống đánh lửa thường

Bao gồm 3 bộ phận chính sau đây:

Bugi:Đây là cơ quan chính để tạo ra nguồn điện sinh tia lửa điện trong khoang đốt, thường tia lửa mạnh có điện áp giữa hai cực bugi từ 40.000 đến 100.000 vôn. Thường bugi có thiết kế bọc sứ để dẫn nhiệt kém hơn, bảo vệ bugi tốt hơn trong môi trường sinh nhiệt lớn thường xuyên.

Bôbin:Đây là bộ phận chính sẽ sinh ra điện thế cao áp và phân phối đến các bộ phận cần điện để tạo ra tia lửa điện.

Điện thế cao áp được sinh ra chính giữa hai cuộn dây đo cảm ứng trong bô bin, gọi là cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Cuộn dây thứ cấp sẽ có số vòng dây nhiều gấp hàng trăm lần so với số vòng dây của cuộn sơ cấp.

Điện áp truyền trong bô bin rất lớn (có thể lên đến 100.000 vôn), và qua bộ chia điện để truyền tải điện áp này đên nhiều bộ phận khác qua dây cao áp.

Bộ chia điện:Là bộ phận có chức năng chia đều nguồn điện cao áp sản sinh từ Bôbin và truyền đến các xi lanh nhờ trục và con quay gắn ở các đầu bộ chia.

2.2 Cấu tạo hệ thống đánh lửa điện ô tô

Với hệ thống đánh lửa ô tô điện tử sẽ có cấu tạo gồm các bộ phận chính như sau:

• Nguồn điện, pin chứa dòng điện một chiều với điện áp thấp từ 12 đến 14,2V.
• Cuộn dây đánh lửa: Là các dây dẫn sẽ trực tiếp nhận biết tín hiệu cảm ứng điện từ để chuyển dòng điện 12V – 14,2V thành điện thế cao lên đến vài nghìn Vôn (V), từ đó sinh ra tia lửa điện đủ mạnh để đốt cháy nhiên liệu qua khe hở bugi.
• Công tắc đánh lửa: Dùng để bật/ tắt hệ thống đánh lửa.
• Mô-đun đánh lửa (bộ điều khiển) có chức năng chính là giám sát, kiểm soát chính xác thời điểm, cường độ tia lửa điện tự động.
• Cảm biến để phát hiện sự thay đổi các thông số, từ đó điều chỉnh lệnh đánh lửa tự động nhiều hay ít.
• Phần ứng sẽ bao gồm phần quay có điện trở bánh răng và ống hút chân không phía trước cùng cuộn dây nạp cảm ứng để bắt tín hiệu điện áp. Từ đó thực hiện tạo và ngắt mạch chuẩn xác để phân phối dòng điện đi vào các bugi.
• Nhóm tiếp điểm là các bộ phận sẽ đóng/ mở từ hoạt động của chìa khóa hoặc nút bấm.
• Bugi: Là bộ phận quan trọng của hệ thống đánh lửa điện tử trên ô tô, có chức năng sẽ sản sinh tia lửa để khởi tạo quá trình đốt cháy hòa khí nhiên liệu, giúp động cơ hoạt động.

3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa điện ô tô

3.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa thường trên ô tô

Hệ thống đánh lửa trên ô tô sẽ hoạt động theo nguyên lý sau:

Khi xe được tra khóa hoặc nhấn nút điều khiển để khởi động, ngay sau đó, nhiên liệu và không khí sạch trong buồng đốt sẽ cần được đốt cháy để sản sinh nhiệt lượng, áp suất cao trong xi lanh, đẩy piston lùi xuống giúp động cơ xe khởi động.

Nhưng đầu tiên thì hệ thống cần tạo ra tia lửa điện mới có thể bắt đầu quy trình đốt cháy này, do đó trước khi piston rơi xuống điểm chết trên của kỳ nén, cho tới trước khi piston đi xuống, thì hoạt động đánh lửa cần diễn ra sớm.

Lúc này, trong hệ thống đánh lửa ô tô, điện cực giữa các bugi sẽ sản sinh ra tia lửa điện có điện thế cao lên đến vài nghìn Vôn để đốt cháy hỗn hợp hòa khí.

3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống đánh lửa điện trên ô tô

Còn với hệ thống đánh lửa điện tử trên ô tô thì sẽ có nguyên lý hoạt động như sau:

Khi có lệnh khởi động ô tô, hệ thống sẽ khởi phát để tiến hành tạo ra tia lửa điện. Ngay sau đó, dòng điện sẽ từ ắc quy truyền đến cuộn sơ cấp qua công tắc đánh lửa. Và cuộn dây nạp phần ứng ngay sau đó sẽ được kích hoạt để nhận và gửi điện áp tới mô-đun đánh lửa.

Từ đó, bánh răng tiếp xúc với cuộn dây nạp sẽ gửi tín hiệu điện áp đến mô-đun điện tử, rồi khiến cuộn sơ cấp bị ngắn mạch và ngay sau đó dừng hoạt động đột ngột. Quá trình này sẽ sản sinh hiện tượng cảm ứng điện từ, trong cuộn thứ cấp có thể xuất hiện điện áp cao tới hàng nghìn Vôn.

Nguồn điện áp cao này sẽ được gửi đến những bộ phận phân phối khác, nơi có rôto quay và các tiếp điểm, từ cuộn dây đến bugi. Và lúc có điện áp chênh lệch, tại các đầu bugi sẽ có tia lửa điện để bắt đầu cho quá trình đốt cháy nhiên liệu.

4. Các loại hệ thống đánh lửa trên ô tô

4.1 Các loại hệ thống đánh lửa thường

Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, kỹ thuật cũng giúp mọi lĩnh vực có nhiều cải tiến, bao gồm cả thiết kế hệ thống đánh lửa trên ô tô. Ngày nay, các dòng ô tô thường được trang bị một trong các loại hệ thống đánh lửa sau:

4.1.1 Hệ thống đánh lửa tiếp điểm

Hệ thống đánh lửa tiếp điểm (còn gọi là hệ thống đánh lửa má vít) là hệ thống đánh lửa loại đầu tiên được chọn để sử dụng cho ô tô.

Hệ thống đánh lửa này tuy có cấu tạo đơn giản nhưng hoạt động rất ổn định, dễ ứng dụng, lắp đặt và dễ sửa chữa, chỉ có phần hơi kém linh hoạt.

4.1.2 Loại đánh lửa bán dẫn

Hệ thống đánh lửa này là thế hệ tiếp theo của hệ thống tiếp điểm, nên đã có ít nhiều cải tiến, có nhiều ưu điểm hơn, lại có giá thành rẻ, cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa, thích nghi tốt với nhiều điều kiện.

Có hai loại hệ thống đánh lửa bán dẫn là hệ thống đánh lửa có tiếp điểm và không có tiếp điểm. Loại có tiếp điểm thì kết câu đơn giản hơn nhưng hiệu năng yếu, loại không có tiếp điểm gồm hệ thống có cảm ứng và hệ thống quang điện với sức hoạt động mạnh mẽ trên các ô tô đời mới.

4.1.3 Bộ đánh lửa lập trình có bộ chia điện

Hệ thống này hoạt động rất linh hoạt, với nhiều cải tiến kỹ thuật, nên có độ chính xác thời điểm đánh lửa cao, tuy nhiên cấu tạo và nguyên lý hoạt động khá phức tạp.

4.1.4 Hệ thống được lập trình không có bộ chia điện

Cho đến nay đây là hệ thống đánh lửa trực tiếp hiện đại nhất trang bị cho ô tô, nên có rất nhiều tính năng ưu việt, chính xác và hoạt động hiệu quả hơn nhiều so với hệ thống đánh lửa bản đầu tiên. Nên có giá thành cao, thường được trang bị cho các dòng xe hạng sang.

4.2 Các loại hệ thống đánh lửa điện

Với loại hệ thống đánh lửa này có thể chia thành 2 loại như sau:

4.2.1 Hệ thống đánh lửa trực tiếp

Gồm các bộ phận sau: cuộn dây, vòng điện trở trục khuỷu, cảm biến từ tính, mô-đun đánh lửa và mô-đun điều khiển điện tử.

Hoạt động theo cơ chế đánh lửa trực tiếp từ các xung điện áp cao tại các cuộn dây nằm ở các đầu bugi.

4.2.2 Hệ thống đánh lửa điện tử phân phối

Là hệ thống đánh lửa sử dụng dòng điện cao thế để tạo ra tia lửa điện từ cuộn thứ cấp đến các bugi đánh lửa trong khoảng thời gian chính xác.

5. Một số vấn đề thường gặp ở hệ thống đánh lửa trên ô tô

5.1 Nguyên nhân dẫn đến hư hỏng hệ thống đánh lửa ô tô

Có rất nhiều nguyên nhân khiến hệ thống đánh lửa hỏng hóc, chẳng hạn như:

• Sử dụng linh phụ kiện không phù hợp với dòng xe, do đó lựa chọn linh kiện phù hợp, chính hãng rất quan trọng, như: ắc quy, bugi,...
• Không thường xuyên đi vệ sinh, hay bảo trì bảo dưỡng ô tô
• Hệ thống đánh lửa đã cũ, có hư hỏng, mòn, gỉ sét.
• Điều kiện sử dụng hay bảo quản kém