ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT GIAO THƠNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống đánh lửa
trực tiếp trên động cơ xăng

TP. HỒ CHÍ MINH 9/2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC
BÁCH KHOA TP HCM

CỢNG HÒA XÃ HỢI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Đợc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA: KỸ THUẬT GIAO THÔNG NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP
BỘ MÔN: Ô TÔ – MÁY ĐỘNG LỰC.
Họ và Tên:
Dương Tấn Cường
Mssv:
G09T0049
Họ và Tên:
Trần Văn Vương
Mssv:
G09T0656
Họ và Tên:
Trần Thanh Liêm Chính
Mssv:

G08T1061
1. Đầu đề luận văn: “Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống đánh lửa trực tiếp trên
động cơ xăng”
2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
……………………………………………………………………………………………….
……….………...…………………………………………………………………………….
…………….………………………………………...……………………………………….
……………….……………………………………………………………………………..
…………..……………….…………………………………………………………………..
…..………………………………………………………………………………………….
…………..……………….…………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………...
3. Ngày giao nhiệm vụ: 15 thánh 9 năm 2015
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ngày 9 thánh 1 năm 2016
5. Họ và tên người hướng dẫn: Đinh Q́c Trí
Phần hướng dẫn: 100%
Nợi dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ môn
Ngày 15 tháng 9 năm 2015
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên)
(Ký và ghi rõ họ tên)

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỢ MƠN
Người dụt (chấm sơ bợ): …………………………...
Đơn vị: ………………………………………………..…….
Ngày bảo vệ: ………………………………………...….…
Điểm tổng kết: …………………………………………....
Nơi lưu trữ luận án: …………………………………..…



LỜI CẢM ƠN
- Sau khoảng thời gian dài được học tập và rèn luyện tại trường Đại Học Bách
Khoa TP.HCM, dưới sự chỉ bảo tận tình của các thầy cơ trong các phịng khoa,
nay chúng em đã gần mãn khố học, đang trong giai đoạn hồn thành ḷn văn
tớt nghiệp và sắp sửa trở thành một người kỹ sư ô tơ có thể góp sức xây dựng
cho sự phát triển xã hội của nước nhà. Để được như ngày hôm nay chúng em vô
cùng biết ơn đến tất cả các thầy cô trong trường đặc biệt là Khoa Kỹ Thuật
Giao Thơng đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn, trùn đạt những kiến thức, kinh
nghiệm quý báu cho chúng em trong khoảng thời gian được học tập, rèn luyện
tại trường. Thầy Đinh Quốc Trí, người đã tận tình hướng dẫn, định hướng, giúp
đỡ và chỉ dạy chúng em rất nhiều trong śt q trình thực hiện ḷn văn tớt
nghiệp. Đồng thời chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến những người thân, bạn
bè những người luôn bên cạnh chúng em để động viên, ủng hộ về vật chất lẫn
tinh thần trong śt khoảng thời gian qua.
- Trong q trình thực hiện đề tài này do thời gian và kiến thức có hạn nên
cịn có nhiều hạn chế và thiếu sót. Chúng em rất mong được sự đóng ý kiến của
các thầy, cô và các bạn để nội dung đề tài của chúng em được hồn thiện hơn.
- Với lịng biết ơn chân thành, chúng em xin gởi lời chúc sức khoẻ và những
gì tớt đẹp nhất đến các thầy cơ trong khoa, trong nhà trường, những bậc sinh
thành, anh chị em đáng kính và toàn thể các đồng nghiệp, bạn bè hiện đang cịn
học hoặc khơng cịn học tại trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM.


TÓM TẮT LUẬN VĂN
- Trong những năm gần đây, nền khoa học kỷ thuật thế giới đã phát triển cực
kỳ mạnh mẽ với nhiều thành công rực rỡ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống
xã hội, đặc biệt trong lĩnh vực kỹ thuật công nghệ ô tô đã có sự phát triển mạnh
mẽ như vũ bão về cơng nghệ, thiết bị tự động trên ô tô hiện nay đã làm cuộc
sống của con người đã càng ngày càng trở nên phong phú và hiện đại hơn.

- Hệ thống đánh lửa trên ô tô là một trong những hệ thống quan trọng quyết
định đến sự hoạt động của một chiếc xe, đặc biệt là khả năng tăng tốc, thay đởi
góc đánh lửa, tiết kiệm nhiên liệu làm cho đợng cơ hoạt đợng êm ái an tồn cho
những người sử dụng xe.
- Tuy ngành ơ tơ đã có được những bước phát triển đáng kể nhưng người ta
vẫn liên tục tiến hành nhiều thử nghiệm mới với những mục đích khác nhau
nhằm phục vụ cho các nhu cầu của xã hội.



[Type the document title]

CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1GIỚI THIỆU CHUNG.
- Trong vài thập kỷ gần đây, nền cơng nghiệp ơtơ đã có những bước phát triển
vượt bậc, để tới ưu cho chiếc xe ô tô nhiều công nghệ mới đã được áp dụng.
Chẳng hạn hệ thống điều khiển động cơ đã áp dụng công nghệ GDI (gas oline
direct injection) nhằm làm giảm tối đa tiêu hao nhiên liệu. Phần gầm của ôtô
ngày nay được trang bị một số hệ thống như: hệ thớng phanh chớng bó cứng
(ABS) hay hệ thớng chớng trượt (ARS), hộp số tự động vô cấp… Đặc biệt, hệ
thống đánh lửa cũng không ngừng cải tiến nhằm làm cho chiếc ô tô ngày càng
hiện đại hơn.
1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.
- Bợ mơn Ơtơ – Máy đợng lực của Trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí
Minh đã có nhiều cố gắng trong việc trang bị các phòng thí nghiệm cũng như
các thiết bị hiện đại nhằm mục đích nghiên cứuvà phục vụ giảng dạy chuyên
ngành ô tô. Song do nền công nghiệp ô tô phát triển quá nhanh nên việc trang bị
thêm các trang thiết bị mới cho việc giảng dạy cho đến nay vẫn còn là một dấu
hỏi lớn.Do đó, để góp sức cho cơng trình giảng dạy tương lai nhóm sinh viên

chúng em quyết định chọn đề tài thiết kế mơ hình hệ thớng đánh lửa trực tiếp
trên động cơ xăng, nhằm hổ trợ một phần cho bộ môn trong việc giảng dạy, thí
nghiệm hệ thống điện trên xe ô tô.
1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI.
- Từ lý do chọn đề tài nêu trên nhóm chúng em khơng đi sâu vào việc tính
tốn các thơng sớ hệ thống đánh lửa mà chỉ tập trung vào việc bố trí mơ hình và
hoạt đợng của các hệ thớng trên mơ hình.
- Do thời gian và kinh phí cịn hạn hẹp nên nhóm chúng em chỉ thiết kế hai hệ
thớng đánh lửa chính là : “Hệ thống đánh lửa trực tiếp mợt bơbin đánh lửa cho
hai máy có IC đánh lửa tích hợp trên bơbin”, “Hệ thớng đánh lửa trực tiếp bơbin
đơn cho từng máy IC đánh lửa tích hợp trên bơbin”, “Còn hai hệ thớng cịn lại là
hệ thớng đánh lửa ba máy và bốn máy bôbin đôi chúng em dùng ba IC đánh lửa
SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính

Trang 1


[Type the document title]
rời và mượn tính hiệu đánh lửa của hộp ECM của hai hệ thống chính để giả lập
tính hiệu cho nó hoạt đợng để tiết kiệm kinh phí và khơng gian mơ hình”.

- Trên mơ hình chúng ta có thể làm được các bài thì nghệm như là đấu dây
cho từng hệ thống đánh lửa hoạt động, đo được các biên dạng xung của cảm
biến, xung đánh lửa và thời điểm đánh lửa.

SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính

Trang 2



[Type the document title]

CHƯƠNG 2:
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
2.1 Lý thuyết đánh lửa cho đông cơ xăng
2.1.1 Hiệu điện thế thứ cấp cực đại 𝑼𝟐𝒎 :
- Là hiệu điện thế cực đại đo được ở hai đầu cuộn dây thứ cấp khi tách dây
cao áp ra khỏi bougie. Hiệu điện thế thứ cấp cực đại phải đủ lớn để có khả năng
tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực của bougie, đặc biệt là lúc khởi động.

2.1.2 Hiệu điện thế đánh lửa,𝑼𝒅𝒍
-Hiện điện thế thứ cấp mà tại đó q trình đánh lửa xảy ra, được gọi là
hiệuđiện thế đánh lửa (𝑈𝑑𝑙 ). Hiệu điện thế đánh lửa là một hàm phụ thuộc vào
nhiều yếu tố, tuân theo định luật Pashen.
𝑃𝛿

𝑈𝑑𝑡 =K

𝑇

➢ Trong đó:
−𝑃: Là áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
−𝛿: Khe hở bougie.
−𝑇: Nhiệt độ ở điện cực trung tâm của bougie tại thời điểm đánh lửa.
−𝐾: Hằng số phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp hịa khí.
-Ở chế đợ khởi động lạnh, hiệu điện thế đánh lửa 𝑈𝑑𝑙 tăng khoảng 20 đến
30% do nhiệt độ điện cực bougie thấp.Khi động cơ tăng tốc độ, thoạt tiên, 𝑈𝑑𝑙
tăng do áp suất nén tăng nhưng sau đó 𝑈𝑑𝑙 giảm từ từ do nhiệt độ điện cực
bougie tăng và áp suất nén giảm do quá trình nạp xấu đi. Hiệu điện thế đánh lửa
có giá trị cực đại ở chế đợ khởi đợng và tăng tớc, có giá trị cực tiểu ở chế đợ ởn

định khi cơng śt cực đại
-Trong q trình vận hành xe mới, sau 2.000 km đầu tiên, 𝑈𝑑𝑙 tăng 20% do
điện cực bougie bị mài mòn.
SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính

Trang 3


[Type the document title]

1. Toàn tải ; 2.nửa tải ;3 tải nhỏ ;4 khởi động và cầm chừng
Hình 5.1 sự phụ thuộc của hiệu điện thế đánh lửa vào tốc độ và tải
động cơ
- Sau đó 𝑈𝑑𝑙 tiếp tục tăng do khe hở bougie tăng. Vì vậy để giảm 𝑈𝑑𝑙 phải hiệu
chỉnh lại khe hở bougie sau mỗi 10.000 km.

2.1.3 Hệ số dự trữ 𝑲𝒅𝒕
-Hệ số dự trữ là tỷ số giữa hiệu điện thế thứ cấp cực đại 𝑈2𝑚 và hiệu điện thế
đánh lửa 𝑈𝑑𝑙
𝐾𝑑𝑡 =

U2𝑚
𝑈𝑑𝑙

- Đối với hệ thống đánh lửa thường, do 𝑈2𝑚 thấp nên 𝐾𝑑𝑡 thường nhỏ hơn 1,5.

SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính

Trang 4



[Type the document title]
Trên những động cơ xăng hiện đại với hệ thống đánh lửa điện tử, hệ số dự trữ
cógiá trị khá cao (𝐾𝑑𝑡 = 1,52,0), đáp ứng được việc tăng tỷ sớ nén, tăng sớ vịng
quay và tăng khe hở bougie.

2.1.4 Năng lượng dự trữ 𝑾𝒅𝒕
- Năng lượng dự trữ 𝑊𝑑𝑡 là năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường trong
cuộn dây sơ cấp của bobine. Để đảm bảo tia lửa điện có đủ năng lượng để đớt
cháy hồn tồn hịa khí, hệ thớng đánh lửa phải đảm bảo được năng lượng dự trữ
trên cuộn sơ cấp của bobine ở một giá trị xác định
𝑊𝑑𝑡 =

2
L1 x 𝐼𝑛𝑔

2

= 5070 mJ

➢ Trong đó:
−𝑊𝑑𝑡 : Năng lượng dự trữ trên cuộc sơ cấp
−𝐿1 : Độ tự cảm của cuộc sơ cấp của bobine
−Ing : Cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm transistor công suất
ngắt.

2.1.5 Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S
S=

d𝑢2

dt

=

∆𝑢2
∆t

= 300  600 [V/ms]

➢ Trong đó:
−𝑆: Tớc đợ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
−𝑢2 : Độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
−∆𝑡 : 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 tại điện cực bougie càng mạnh nhờ đó dòng khơng bị rị qua ṃi than
trên điện cực bougie, năng lượng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm.

SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính

Trang 5


[Type the document title]
2.1.6 Tần số và chu kỳ đánh lửa
- Đới với đợng cơ 4 thì, sớ tia lửa xảy ra trong mợt giây hay cịn gọi là tần số
đánh lửa được xác định bởi công thức:
𝑓=

𝑛𝑧
120


(Hz)

Đối với động cơ 2 thì
𝑓=

𝑛𝑧
60

(Hz)

➢ Trong đó:
𝑓 Tần sớ đánh lửa.
−𝑛: Sớ vịng quay trục khuỷu đợng cơ (mi𝑛−1 ).
−𝑍: Sớ xylanh động cơ.
➢ Chu kỳ đánh lửa T
−𝑙: thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa.
T = 1⁄𝑓 = 𝑡𝑑 + 𝑡𝑛
−𝑡𝑑 : Thời gian vít ngậm hay transistor cơng śt dẫn bảo hịa
−𝑡𝑡𝑛 : Thời gian vít hở hay transistor công suất ngắt.
- Tần số đánh lửa f tỷ lệ tḥn với vịng quay trục khuỷu đợng cơ và sớ xy
lanh. Khi tăng sớ vịng quay của đợng cơ và số xy lanh, tần số đánh lửa f tăng và
do đó chu kỳ đánh lửa T giảm x́ng. Vì vậy, khi thiết kế cần chú ý đến 2 thông
số chu kỳ và tần số đánh lửa để đảm bảo ở sớ vịng quay cao nhất của đợng cơ
tia lửa vẫn mạnh.
2.1.7 Góc đánh lửa sớm 
- Góc đánh lửa sớm là góc quay của trục khuỷu đợng cơ tính từ thời điểm
xuất hiện tia lửa điện tại bougie cho đến khi piston lên tới tử điểm thượng.
Góc đánh lửa sớm là góc quay của trục khuỷu đợng cơ từ thời điểm xuất hiện tia
lửa điện tại bugi cho đến khi piston lên đến tử điểm thượng.Góc đánh lửa sớm


SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính

Trang 6


[Type the document title]
ảnh hưởng rất lớn đến côn suất, tính kinhtế và đợ ơ nhiễm của khí thải đợng cơ.
Góc đánh lửa sớm tới ưu phụ tḥc vào rất nhiều yếu tố:
𝜃𝑜𝑝𝑡 = f(𝑃𝑏𝑑 ,𝑡𝑏𝑑 ,p, 𝑡𝑤𝑡 , 𝑡𝑚𝑡 , n, 𝑁𝑜 ...)
➢ Trong đó:
− Pbd : Áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa
− t bd : Nhiệt độ đốt.
− P: Áp suấ trên đường ống nạp.
− t wt : Nhiệt độ làm mát động cơ.
− t mt : Nhiệt độ môi trường.
− n: Số vòng quay động cơ
− No : Chỉ số octan của xăng.
- Ở các đời xe cũ, góc đánh lửa sớm chỉ số được điều khiể theo hai thông số:
tốc độ và tải động cơ.Tuy nhiên, hệ số đánh lửa ở một sớ 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 đời xe mới, góc đánh lửa sớm được điều khiển bằng điện tử nên góc
đánh lửa sớm được hiệu chỉnh theo thông số nêu trên.

2.1.8 Năng lượng tia lửa và thời gian phóng điện:
- Thơng 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 cơng thức:
𝑊𝑃 = 𝑊𝐶 + 𝑊𝐿
Trong đó:


𝑊𝐶 =
𝑊𝐿 =

.

2
𝐶2 𝑈𝑑𝑙

2
𝐿2 𝑖22
2

− 𝑊𝑃 : Năng lượng của tia lửa.
− 𝑊𝐶 : Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện dung
− 𝑊𝐿 : Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện cảm.
− 𝐶2 : Điện dung ký sinh của mạch thứ cấp của bugi (F)
− 𝑈𝑑𝑙 : Hiệu điện thế đánh lửa.
− 𝐿2 : Độ tự cảm của mạch thứ cấp (H)
− 𝑖2 : Cường độ dòngđi ện mạch thú cấp (A).

SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính

Trang 7


[Type the document title]
- Tuỳ thuộc vào loại hệ thống đánh lửa mà tăng năng lượng tia lửa có đủ hai
thành phần hoặc chỉ có mợt thành phần điện cảm hoặc điện dung.Thờ gian
phóng điện giữa hai điện cực của bugi tuỳ thuộc vào loại hệ thống đánh lửa.Tuy
nhiên hệ thống đánh lửa phải đảm bảo năng lượng tia lửa đủ lớn và thời gian

phóng điện đủ dài để đớt cháy được hồ khí ở mọi chế đợ hoạt đợng của động cơ
- Trong động cơ xăng 4 kỳ, hòa khí sau khi được đưa vào trong xylanh và
được trộn đều nhờ sự xốy lớc 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 điện giữa hai
điện cực của bougie, quá trình đánh lửa được chia làm ba 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 điện ở điện cực bougie.

Qúa trình tăng trưởng dịng sơ cấp

Trong sơ đồ của hệ thớng đánh lửa trên:
R f : Điện trở phụ.
R1 : Điện trở của cuộn sơ cấp.
L1 , L2 : Độ tự cảm của cuộn sơ cấp và thứ cấp của bobin
T: Transistor công suất được điều khiển nhờ tín hiệu từ cảm biến hoặc vít lửa.

SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính

Trang 8


[Type the document title]

Hình 5-4: Sơ đồ tương đương của mạch sơ cấp của hệ thống đánh lửa
- Khi transistor cơng śt T dẫn, trong mạch sơ cấp sẽ có dòng điện 𝑖1 từ (+)
accu đến 𝑅𝑓 →𝐿1 : → T →mass. Dòng điện 𝑖𝑙 tăng từ từ do sức điện động tự
cảm sinh ra trên cuộn sơ cấp 𝐿1 ,: chống lại sự tăng của cường độ dòng điện. Ở
giai đoạn này, mạch thứ cấp của hệ thống đánh lửa gần như khơng ảnh hưởng
đến q trình tăng dòng ở mạch sơ cấp. Hiệu điện thế và cường độ dòng điện

xuất hiện ở mạch thứ cấp không đáng kể nên ta có thể coi như mạch thứ cấp hở.
Vì vậy, ở giai đoạn này ta có sơ đồ tương đương được trình bày trên hình 5-4.
Trên sơ đồ, giá trị điện trở trong của accu được bỏ qua, trong đó:
𝑅𝜀 = 𝑅1 + 𝑅𝑓
U = 𝑈𝑎 - ∆𝑈𝑇
𝑈𝑎 : Hiệu điện thế của accu.
∆𝑈𝑇 : Độ sụt áp trên transistor công suất ở trạng thái dẫn bão hòa hoặc đợ sụt áp
trên vít lửa.Từ sơ đồ hình 5-4, ta có thể thiết lập được phương trình vi phân sau:
𝑑𝑖1

𝑖1 .𝑅𝜀 + 𝐿1 .

𝑑𝑡

=𝑈

(5.1)

Giải phương trình vi phân (5-1) ta được:
𝑖1 .(t) =

𝑈
𝑅𝜀

(1-𝑒 −( 𝑅𝜀 ⁄𝐿1 ) t)

gọi 𝜏𝑖 = 𝐿1 ⁄𝑅𝜀 là hằng số điện từ của mạch

Lấy đạo hàm (5-2) theo thời gian t, ta được tốc độ tăng trưởng của dòng sơ cấp
SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính


Trang 9


[Type the document title]

- Đồ thị cho thấy độ tự cảm 𝐿1 của c̣c sơ cấp càng lớn thì tớc độ tăng
trưởng dòng sơ cấp 𝑖1 càng giảm.
Gọi:
−𝑡𝑑 là thời gian transistor cơng śt dẫn thì cường đợ dòng điện sơ cấp
−𝑖𝑛𝑔 tại thời điểm đánh lửa khi transistor công suất ngắt là:
𝑖𝑛𝑔 =

𝑈
𝑅𝜀

(1-𝑒 −𝑡𝑛⁄𝜏𝑙 ) trong đó 𝑡𝑑 = 𝛾𝑑 .T = 𝛾𝑑 .120/ (n.Z).

(5-3a)

T: Chu kỳ đánh lửa (s).
n: Số vòng quay trục khuỷu động cơ (min-1).
Z: Số xy lanh của động cơ.
𝛾𝑑 : Thời gian tích lũy năng lượng tương đối.
- Trên các xe đời cũ, tỷ lệ thời gian tích lũy năng lượng 𝛾𝑑 = 2/3, còn ở các
xe đời mới nhờ cơ cấu hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng lượng (góc ngậm) nên
𝛾𝑑 < 2/3

(5.4)
SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính


Trang 10


[Type the document title]
- Từ biểu thức (5-4), ta thấy Ingphụ thuộc vào tổng trở của mạch sơ cấp (𝑅𝜀 ),
độ tự cảm của cuộn sơ cấp (𝐿1 ), số vòng quay trục khuỷu động cơ (n), và số
xylanh (Z). Nếu (𝑅𝜀 ),( 𝐿1 ), Z là khơng đởi thì khi tăng số vòng quay trục khuỷu
động cơ (n), cường độ dòng điện 𝑖𝑛𝑔 sẽ giảm.Tại thời điểm đánh lửa, năng lượng
đã được tích lũy trong cuộn dây sơ cấp dưới dạng từ trường:
𝑊𝑑𝑡 =
𝑊𝑑𝑡 =

2 .𝐿
𝐼𝑛𝑔
𝐿1

2

=

2

𝑈 2 .𝐿1
2𝑅𝜀2

=

𝐿1
2


𝐿1
2

×

×
𝑈2
𝑅𝜀2

𝑈2
𝑅𝜀2

(1 − 𝑒 −𝑡𝑑 ⁄𝜏𝑙 )2

(1 − 2𝑒 −𝑎 + 𝑒 −2𝑎 )

(5.5)

Trong đó:
𝑊𝑑𝑡 Năng lượng tích lũy trong c̣n sơ cấp a=

𝑡𝑑
𝜏𝑙

=

𝑅𝜀

𝑡

𝐿1 𝑑

- Hàm W𝑑𝑡 = f(a) (5-5) đạt được giá trị cực đại, tức nhận được năng lượng từ
hệ thống cấp điện nhiều nhất khi:

a=

𝑅𝜀

𝑡 =1,256
𝐿1 𝑑

(5.6)

- Đối với hệ thống đánh lửa thường và hệ thống đánh lửa bán dẫn loại khơng
có mạch hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng lượng 𝑡𝑑 , điều kiện (5-6) không thể
thực hiện được vì 𝑡𝑑 là giá trị thay đởi phụ tḥc vào tốc độ n của động cơ (53a). Sau khi đạt được giá trị U/𝑅𝜀 , dòng điện qua cuộn sơ cấp sẽ gây tiêu phí
năng lượng vô ích, tỏa nhiệt trên cuộn sơ cấp và điện trở phụ. Trên các xe đời
mới, nhược điểm trên được loại trừ nhờ mạch hiệu chỉnh thời gian tích lũy năng
lượng 𝑡𝑑 (Dwell Control). Lượng nhiệt tỏa ra trên cuộn sơ cấp của bobine 𝑊𝑛
được xác định bởi công thức sau:
𝑡

𝑤𝑛 = ∫0 𝑑 𝑖 2 1.𝑅1. 𝑑𝑡
𝑡 𝑈2

𝑤𝑛 = ∫0 𝑑
𝑤𝑛 =
𝑤𝑛 =


𝑈2
𝑅𝜀2
𝑈2
𝑅𝜀2

𝑅𝜀2

𝑅1 (1−2𝑒 −𝑡⁄𝜏𝑙 )𝑑𝑡

(𝑅1 (𝑡𝑑 − 2 𝜏𝑙 ( 1 − 2𝑒 −2𝜏⁄𝜏𝑙 )𝑑𝑡 )⎹ 𝑡0𝑑
(𝑅1 𝑡 + 2𝜏𝑙 e−𝑡⁄𝜏𝑙 𝑑𝑡 − ( 1⁄2) 𝑒 −2𝜏⁄𝜏𝑙 ⎹ 𝑡𝑢𝑑

SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính

(5-7)

Trang 11


[Type the document title]
Công suất tỏa nhiệt 𝑃𝑛 trên cuộn dây sơ cấp của bobine
1

𝑡

𝑃𝑛 = ∫0 𝑑 𝑖12 𝑅1 𝑑𝑡
𝑇
𝑤𝑛 =

𝑈2

𝑅𝜀2

𝑡

𝜏𝑙

𝑇

𝑇

𝑅1 [( 𝑑 − 2

(1 − e−𝑡𝑑⁄𝜏𝑙 ) +

𝜏1
2𝑇

(1 − 𝑒 −2𝑡𝑑⁄𝜏𝑙 )⎹ ]

(5-8)

- Khi công tắc máy ở vị trí ON mà động cơ không hoạt động, công suất tỏa
nhiệt trên bobine là lớn nhất:
𝑝𝑛 ≈

𝑈2
𝑅𝜀2

𝑅1


- Thực tế khi thiết kế, 𝑃𝑛𝑚𝑎𝑥 phải nhỏ hơn 30W để tránh tình trạng nóng
bobine.Vì nếu 𝑃𝑛𝑚𝑎𝑥 ≥30W, nhiệt lượng sinh ra trên cuộn sơ cấp lớn hơn nhiệt
lượng tiêu tán. Trong thời gian tích lũy năng lượng, trên cuộn thứ cấp cũng xuất
hiện một sức điện động tương đối nhỏ, chỉ xấp xỉ 1000V.
𝑑𝑖1

𝑒2= 𝐾𝑏𝑏 .𝐿1 .

𝑑𝑡

Trong đó:
e2 : Sức điện động trên cuộn thứ cấp.
K bb : Hệ số biến áp của bobine.
Sức điện động này bằng 0 khi dòng điện sơ cấp đạt giá trị U/𝑅𝜀 .

➢ Quá trình ngắt dịng sơ cấp
- Khi transistor cơng śt ngắt, dòng điện sơ cấp và từ thơng do nó sinh ra
giảm đột ngột. Trên cuộn thứ cấp của bobine sẽ sinh ra mợt hiệu điện thế vào
khoảng từ 15 KV ÷40 KV.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,sử dụng sơ đồ tương đương được trình bày trên( hình 5.6.)
Trong sơ đồ này:
𝑅𝑚 : Điện trở mất mát.
𝑅𝑟 : Điện trở rò qua điện cực bougie

SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính

Trang 12



[Type the document title]

Hình 5-6: Sơ đồ tương đương của hệ thống đánh lửa
- Bỏ qua hiệu điện thế accu vì hiệu điện thế accu rất nhỏ so với hiệu điện thế
xuất hiện trên cuộn sơ cấp lúc transistor công śt ngắt. Ta xét trường hợp
khơng tải, có nghĩa là dây cao áp được tách ra khỏi bougie. Tại thời điểm
transistor công suất ngắt, năng lượng từ trường tích lũy trong cuộn sơ cấp của
bobine 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 𝑈2𝑚 ta lập phương
trình cân bằng năng lượng lúc transistor cơng śt ngắt:

➢ Trong đó:
C1 : Điện dung của tụ điện mắc song song với vít lửa hoặc transistor công suất.
C2 : Điện dung ký sinh trên mạch thứ cấp.
U1m , U2m : Hiệu điện thế trên mạch sơ cấp và thứ cấp lúc transistor công suất
ngắt.
A: Năng lượng mất mát do dòng rò, dòng fucô trong lõi thép của bobine
`

𝑈2𝑚 = 𝐾𝑏𝑏 . 𝑈1𝑚
𝐾𝑏𝑏 = 𝑊2 / 𝑊1

𝑊1, 𝑊2 Sớ vịng dây của c̣n sơ cấp và thứ cấp.

SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính

Trang 13


[Type the document title]


(5-9)

ɳ: là hệ số tính đến sự mất mát trong mạch dao đợng, ɳ = 0.7÷ 0.8

Hình 5.7 qui luật biến đổi dòng điện sơ cấp 𝒊𝟏 và hiệu điện thế thứ cấp 𝑼𝟐𝒎
- Qui luật biến đổi dòng điện sơ cấp 𝑖1 và hiệu điện thế thứ cấp 𝑈2𝑚 được
biểu diễn trên hình 5-7.Khi transistor cơng suất ngắt, cuộn sơ cấp sẽ sinh ra một
sức điện động khoảng 100 – 300V.
SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính

Trang 14


[Type the document title]
➢ Q trình phóng điện ở điện cực bougie
- Khi điện áp thứ cấp 𝑈2 đạt đến giá trị 𝑈𝑑𝑙 , tia lửa điện cao thế sẽ xuất hiện
giữa hai điện cực của bougie. Bằng thí nghiệm người ta chứng minh được rằng
tia lửa xuất hiện ở điện cực bougie 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 trên mạch thứ cấp được qui ước bởi điện dung ký sinh 𝐶2 .Tia lửa điện dung
được đặc trưng bởi sự sụt áp và tăng dòng đợt ngợt. Dòng có thể đạt vài chục
Amper (hình 5-8).

- Mặc dù năng lượng khơng lớn lắm (𝐶2 .𝑈2𝑑𝑙 )/2 nhưng công suất phát ra bởi
thành phần điện dung của tia lửa nhờ thời gian rất ngắn (1às) nờn cú th
Dao ụng vi tõn sụ cao (106ữ 107Hz) và dòng lớn, tia lửa điện dung gây
nhiễu vô tuyến và mài mòn điện cực bougie. 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 các ôtô đời mới, người ta dùng dây cao áp có lõi bằng than để

tăng điện trơ. Do tia lửa xuất hiện trước khi hiệu điện thế thứ cấp đạt giá trị 𝑼𝟐𝒎
nên năng lượng của tia lửa điện dung chỉ là một phần nhỏ của năng lượng phóng
qua bougie. Phần năng lượng còn lại sẽ hình thành tia lửa điện cảm. Dòng qua
bougie lúc này chỉ vào khoảng 20 ÷ 40 mA. Hiệu điện thế giữa hai cực bougie
SVTH: Dương Tấn Cường, Trần Văn Vương, Trần Thanh Liêm Chính

Trang 15