TÌM HIỂU VỀ THỜI GIAN TÍCH ĐIỆN TRÊN BIẾN ÁP ĐÁNH LỬA

Lượt xem: 1445 - Ngày đăng : 29/03/2021

Chúng ta cần biết về thời gian sạc điện trên biến áp đánh lửa, đặc biệt khi làm việc với hệ thống đánh lửa cơ học, điều quan trọng là phải hiểu thời gian sạc và thời gian dừng của biến áp đánh lửa. Hướng dẫn này sẽ cung cấp cho chúng ta biết về cách hoạt động của quá trình nạp điện đối với các hệ thống đánh lửa và tốc độ động cơ khác nhau và các vấn đề đánh lửa phổ biến có thể phát sinh như thế nào.

Nạp điện cho cuộn dây là gì?

Khi cho dòng điện vào cuộn sơ cấp của biến áp đánh lửa thì phải mất một thời gian ngắn dòng điện mới đạt cường độ dòng điện cực đại. Do đó, cường độ của từ trường (hoặc từ thông) tạo ra xung quanh biến áp tỷ lệ thuận với dòng điện, nên cũng sẽ mất một khoảng thời gian tương tự để từ trường đạt cường độ cực đại. Khi dòng điện và từ trường ở mức cực đại thì khi đó từ trường sẽ ổn định.

Thời gian cần thiết để tạo ra từ trường đến cường độ cực đại thường được gọi là thời gian 'tích điện' cho biến áp đánh lửa.

Hai vấn đề tiềm ẩn cần được khai phá

► 1. Nếu không đặt dòng điện vào cuộn sơ cấp của biến áp đủ lâu thì từ trường không đạt cường độ cực đại;

► 2. Nếu dòng điện được đặt quá lâu, nó có thể gây ra hiện tượng quá nhiệt của mạch điện và cuộn sơ cấp.

Một biến áp mất bao lâu để sạc đầy?

Thời gian sạc đầy yêu cầu thay đổi theo các loại biến áp đánh lửa khác nhau, nhưng thường nằm trong khoảng 4 mili giây đối với cuộn dây đánh lửa cũ hơn, xuống khoảng 1,5 mili giây đối với nhiều biến áp hiện đại.

Khoảng thời gian mà hệ thống đánh lửa cung cấp dòng điện vào cuộn sơ cấp của biến áp đánh lửa thường được gọi là “thời kỳ dừng” hoặc “thời gian dừng”. Với hệ thống đánh lửa hiện đại, thời gian dừng được kiểm soát bằng điện tử nên luôn có đủ thời gian để sạc đầy biến áp. Nhưng đối với các hệ thống đánh lửa cơ học cũ hơn, những hạn chế của công tắc ngắt tiếp điểm hoạt động cơ học thực sự tạo ra thời gian dừng giảm khi tốc độ động cơ tăng lên. Do đó, ở tốc độ động cơ cao hơn, thời gian dừng giảm khiến từ trường không đạt được cường độ tối đa.

Thời gian dừng ngắn gây ra vấn đề gì trong hệ thống đánh lửa cơ học?

Độ chính xác của thời điểm đánh lửa trên hệ thống đánh lửa cơ bị giới hạn trong khả năng của phần cứng. Tinh chỉnh, điều chỉnh và thay thế thành phần thường được yêu cầu như một phần của bảo trì định kỳ. Để làm ví dụ về những hạn chế, (Hình 1) cho thấy thời điểm liên quan đến tốc độ động cơ điển hình đối với hệ thống đánh lửa cơ học so với thời điểm lý tưởng.

**Hình 1: Cơ chế ly tâm tiến bộ không thể khớp chính xác thời gian lý tưởng**

Do việc sử dụng lò xo hồi vị tiến bộ (Hình 2), thời gian tiến cấp do hệ thống ly tâm cung cấp tăng lên theo hai bước tuyến tính. Tuy nhiên, tiến trình thời gian lý tưởng thay đổi theo một tiến trình phi tuyến tính. Thời gian ly tâm phải được cài đặt cẩn thận để đảm bảo thời điểm đánh lửa không bao giờ quá nâng cao.

**Hình 2: Hoạt động bên trong của cơ cấu nâng cấp cơ khí**

Sự khác biệt giữa khoảng thời gian dừng và góc dừng là gì?

Trên hệ thống đánh lửa cơ học, thời gian dừng bắt đầu khi các thùy cam quay cho phép công tắc ngắt tiếp điểm đóng, do đó dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp của biến áp. Sau đó, khoảng thời gian dừng sẽ dừng lại khi một trong các thùy cam buộc công tắc ngắt tiếp điểm mở trở lại, làm tắt dòng điện đến cuộn sơ cấp. Do đó, khoảng thời gian dừng phụ thuộc vào góc quay của các thùy cam trong khi công tắc ngắt tiếp điểm ở vị trí đóng.

(Hình 3) cho thấy bốn thùy cam (đối với động cơ bốn xy-lanh), có nghĩa là sẽ có 90° giữa các điểm giống nhau của các thùy cam liền kề. Hình dạng của các thùy cam trong ví dụ cho phép công tắc ngắt tiếp điểm vẫn đóng khi quay 60°. Do đó, có góc dừng là 60° phân phối khi công tắc ngắt tiếp điểm đóng và dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp của biến áp.

**Hình 3: Với 90° giữa các thùy cam, có một cửa sổ 60° trong đó công tắc ngắt tiếp điểm được đóng lại.**

Ví dụ 1

Một trục khuỷu đang quay với tốc độ 1.000 vòng / phút. Roto phân phối, quay với tốc độ bằng nửa tốc độ động cơ, sẽ quay ở tốc độ 500 vòng / phút. Ở tốc độ này, sẽ mất 20 mili giây để trục phân phối quay qua góc dừng 60°. Cuộn dây đánh lửa yêu cầu thời gian sạc đầy khoảng 4 mili giây. Do đó, có nhiều hơn thời gian dừng để từ trường hình thành trong biến áp.

Nếu động cơ đang quay ở tốc độ 5.000 vòng / phút, cùng một vòng quay 60° của trục phân phối sẽ chỉ mất 4 mili giây, đó là khoảng thời gian chính xác để sạc biến áp với từ trường cường độ tối đa. Nếu động cơ quay nhanh hơn tốc độ này, sẽ không có đủ thời gian để sạc đầy biến áp đánh lửa, dẫn đến giảm năng lượng trong từ trường và giảm điện áp truyền đến bugi.

Vấn đề giảm thời gian dừng khi tốc độ động cơ tăng trở nên quan trọng hơn đối với động cơ có nhiều xy-lanh hơn.

Ví dụ 2

Trên động cơ sáu xy-lanh, sẽ có sáu thùy cam, với chỉ 60° giữa mỗi thùy (Hình 4) và chỉ 40° cho góc dừng. Ở tốc độ động cơ 5.000 vòng / phút, góc dừng 40° sẽ chỉ tồn tại trong 2,6 mili giây. Nếu cuộn dây cần 4 mili giây để sạc đầy, thì thời gian dừng sẽ quá ngắn, dẫn đến điện áp thấp hơn và có thể xảy ra cháy nổ.

**Hình 4: Với sáu thùy cam, chỉ có một góc dừng 40°**

Các giải pháp khác nhau đã được sử dụng trên hệ thống đánh lửa cơ học để khắc phục vấn đề giảm thời gian dừng. Một giải pháp là sử dụng một biến áp đánh lửa mạnh hơn. Một giải pháp cực đoan khác, đối với động cơ có vòng tua cao với 8 hoặc 12 xy-lanh, là lắp hai bộ phân phối riêng biệt, mỗi bộ phận có biến áp đánh lửa riêng. Do đó, động cơ hiệu quả có hai hệ thống đánh lửa riêng biệt, mỗi hệ thống cung cấp điện áp cao đến các bugi đánh lửa cho một nửa số xy-lanh của động cơ.

Điều này liên quan như thế nào đến các hệ thống đánh lửa hiện đại?

Hệ thống cơ khí giúp chúng ta hiểu được sự phát triển của các hệ thống đánh lửa kỹ thuật số hiện nay. Một bộ phận quan trọng của hệ thống đánh lửa động cơ xăng chưa bao giờ được thay thế, và có lẽ sẽ không bao giờ có, là bugi.

Điều quan trọng là bugi phải cung cấp hiệu suất cao và đánh lửa đúng thời điểm. Denso hiểu rằng chất lượng cao là cần thiết để đáp ứng những yêu cầu này từ các nhà sản xuất động cơ. Để đạt được điều này, Denso đã kết hợp các hệ thống chất lượng tốt nhất và đã được kiểm chứng với nhiều năm kinh nghiệm.