BIẾN ÁP ĐÁNH LỬA HOẠT ĐỘNG DỰA TRÊN NGUYÊN LÝ NÀO ?

Lượt xem: 8024 - Ngày đăng : 17/02/2021

Quay lại vấn đề cơ bản (back to the technical basic): cách hoạt động của biến áp đánh lửa trong hệ thống đánh lửa động cơ xăng.

Tất cả các hệ thống đánh lửa của động cơ xăng hiện đại đều sử dụng cuộn dây đánh lửa cùng một chức năng cơ bản: tạo ra điện áp cao cần thiết để tạo ra tia lửa điện ở bugi. Các chuyên gia về sản phẩm Denso thị trường hậu mãi từng quen thuộc với mục đích và các thuộc tính cơ bản của sản phẩm Denso Aftermarket, nhưng các chuyên gia này có thể không biết về các nguyên tắc khoa học chuyên sâu của sản phẩm. Trong bài viết này, Denso giải thích cách điện từ học là trung tâm của vai trò thiết yếu của biến áp đánh lửa.

Lịch sử của biến áp đánh lửa

Mặc dù các hệ thống đánh lửa chắc chắn đã phát triển theo thời gian - đặc biệt là kết hợp ngày càng nhiều thiết bị điện tử - chúng vẫn mang đặc điểm của hệ thống đánh lửa cuộn dây ban đầu đã được giới thiệu cách đây hơn 100 năm.

Hệ thống đánh lửa dựa trên cuộn dây đầu tiên được ghi công cho nhà phát minh người Mỹ Charles Kettering, người đã phát triển hệ thống đánh lửa bằng cuộn dây cho một nhà sản xuất xe lớn vào khoảng năm 1910 / 1911. Lần đầu tiên, ông đã nghĩ ra một hệ thống điện cung cấp năng lượng cho động cơ khởi động và đánh lửa cùng một lúc. Ắc quy, máy phát điện và hệ thống điện trên xe hoàn thiện hơn đã cung cấp nguồn điện tương đối ổn định cho cuộn đánh lửa – biến áp đánh lửa.

**Các thành phần chính của hệ thống đánh lửa Kettering**

Hệ thống Kettering sử dụng một cuộn dây đánh lửa duy nhất để tạo ra điện áp cao, được chuyển đến cánh tay đòn của roto để hướng điện áp vào một loạt các tiếp điểm điện nằm trong cụm phân phối delco (một tiếp điểm cho mỗi xy-lanh). Các tiếp điểm này sau đó được nối bằng dây cao áp tới bugi theo một trình tự để có thể phân phối điện áp cao đến bugi theo đúng thứ tự thì nổ của mỗi xy-lanh.

Hệ thống đánh lửa Kettering hầu như trở thành loại hệ thống đánh lửa duy nhất cho ô tô chạy xăng được sản xuất hàng loạt, và giữ nguyên như vậy cho đến khi hệ thống đánh lửa được điều khiển và chuyển mạch điện tử bắt đầu thay thế hệ thống đánh lửa cơ học trong những năm 1970 và 1980.

Nguyên lý cơ bản của biến áp đánh lửa

Để tạo ra điện áp cao cần thiết, các cuộn dây đánh lửa sử dụng các mối quan hệ tồn tại giữa điện và từ.

**Tạo từ trường bằng cách cho dòng điện chạy qua cuộn dây**

Khi dòng điện chạy qua vật dẫn điện như cuộn dây, nó tạo ra từ trường xung quanh cuộn dây. Từ trường (hay chính xác hơn là từ thông) thực sự là một kho lưu trữ năng lượng, sau đó có thể chuyển đổi trở lại thành điện năng.

Khi ban đầu cho dòng điện vào thì cường độ dòng điện tăng nhanh đến giá trị cực đại. Đồng thời, từ trường hoặc từ thông sẽ tăng dần đến cường độ cực đại và sẽ trở nên ổn định khi dòng điện ổn định. Khi ngắt dòng điện, từ trường sẽ thu hẹp trở lại cuộn dây. Có hai yếu tố chính ảnh hưởng đến cường độ của từ trường:

► Tăng cường độ dòng điện chạy vào cuộn dây làm tăng cường độ từ trường.

► Trong cuộn dây có số vòng dây càng nhiều thì từ trường càng mạnh.

Sử dụng từ trường thay đổi để tạo ra dòng điện

Nếu một cuộn dây tiếp xúc với từ trường và sau đó từ trường thay đổi (hoặc chuyển động) thì nó sẽ tạo ra dòng điện trong cuộn dây. Quá trình này được gọi là 'điện cảm'.

**Từ trường thay đổi hoặc chuyển động tạo ra dòng điện trong cuộn dây**

Điều này có thể được chứng minh đơn giản bằng cách di chuyển một nam châm vĩnh cửu qua một cuộn dây. Sự chuyển động hoặc thay đổi trong từ trường hoặc từ thông gây ra dòng điện vào cuộn dây. Có hai yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu điện thế cảm ứng vào cuộn dây:

► Sự thay đổi (hay tốc độ chuyển động) của từ trường càng nhanh và sự thay đổi cường độ của từ trường càng lớn thì điện áp cảm ứng càng lớn.

► Số vòng dây trong cuộn càng lớn thì hiệu điện thế cảm ứng càng lớn.

Lợi dụng việc cắt từ trường đột ngột để tạo ra dòng điện

Khi một từ trường được tạo ra bằng cách đặt dòng điện vào cuộn dây, bất kỳ sự thay đổi nào của dòng điện (tăng hoặc giảm dòng điện) đều tạo ra sự thay đổi như nhau trong từ trường. Nếu ngắt dòng điện thì từ trường sẽ suy yếu. Khi đó, từ trường suy giảm hẳn sẽ tạo ra dòng điện chạy vào cuộn dây.

**Nếu ngắt dòng điện dùng để tạo ra từ trường thì từ trường xẹp xuống gây ra dòng điện khác vào cuộn dây**

Tương tự như vậy, khi tăng tốc độ chuyển động của từ trường qua cuộn dây sẽ làm tăng điện áp cảm ứng trong cuộn dây, nếu từ trường suy giảm có thể làm cho từ trường suy giảm nhanh hơn, điều này sẽ tạo ra hiệu điện thế cao hơn. Ngoài ra, điện áp cao hơn cũng có thể được tạo ra trong cuộn dây nếu số lượng cuộn dây trong cuộn dây được tăng lên.

Điện cảm lẫn nhau và tác động của biến áp đánh lửa

Nếu hai cuộn dây được đặt cạnh hoặc xung quanh nhau và dòng điện được sử dụng để tạo ra từ trường xung quanh một cuộn dây (mà chúng ta gọi là cuộn sơ cấp) thì từ trường cũng sẽ bao quanh cuộn thứ hai (hoặc cuộn thứ cấp) . Khi ngắt dòng điện và sau đó từ trường sụp xuống sẽ gây ra một hiệu điện thế vào cả cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Điều này được gọi là 'điện cảm lẫn nhau'.

**Từ trường trong cuộn sơ cấp cũng bao quanh cuộn thứ cấp. Thu hẹp trường gây ra dòng điện trong cả hai cuộn dây**

Đối với cuộn đánh lửa (và nhiều loại máy biến điện), người ta chế tạo cuộn thứ cấp với số vòng quấn nhiều hơn cuộn sơ cấp. Khi từ trường yếu hẳn, do đó nó sẽ tạo ra điện áp vào cuộn thứ cấp cao hơn vào cuộn sơ cấp.

Ở đây, cuộn thứ cấp có nhiều cuộn dây hơn cuộn sơ cấp. Khi từ trường xẹp xuống thì hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp sẽ lớn hơn điện áp cảm ứng ở cuộn sơ cấp

Cuộn dây sơ cấp của biến áp đánh lửa thường sẽ chứa 150 đến 300 vòng dây; cuộn thứ cấp thường chứa 15.000 đến 30.000 vòng dây, hoặc nhiều hơn khoảng 100 lần so với cuộn sơ cấp.

Ban đầu, từ trường được tạo ra khi hệ thống điện của xe đặt khoảng 12 vôn vào cuộn sơ cấp của cuộn dây đánh lửa. Khi cần phát tia lửa điện ở bugi, hệ thống đánh lửa sẽ ngắt dòng điện chạy vào cuộn sơ cấp làm từ trường bị xẹp xuống. Từ trường mất đột ngột sẽ tạo ra một điện áp vào cuộn sơ cấp trong vùng 200 vôn; nhưng điện áp cảm ứng vào cuộn thứ cấp sẽ lớn hơn khoảng 100 lần, khoảng 20.000 vôn.

Bằng cách sử dụng hiệu ứng của cảm kháng lẫn nhau và bằng cách sử dụng cuộn thứ cấp có số cuộn dây gấp 100 lần cuộn sơ cấp, do đó có thể biến đổi nguồn điện 12 volt ban đầu thành điện áp rất cao. Quá trình thay đổi điện áp thấp thành điện áp cao được gọi là 'hoạt động biến áp'.

Trong cuộn đánh lửa, cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp được quấn quanh một lõi sắt, giúp tập trung và nâng cao cường độ của từ trường và từ thông, do đó làm cho biến áp đánh lửa hoạt động hiệu quả hơn.

Denso là công ty hàng đầu lâu năm trong công nghệ đánh lửa trực tiếp, và các biến áp đánh lửa của Denso có sẵn cho thị trường hậu mãi – Denso Aftermarket. Tìm hiểu thêm về các loại biến áp đánh lửa của Denso và lợi ích của chúng tại các đại lý dịch vụ do Denso ủy nhiệm.

AUTO HTM SERVICE