Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
H×nh 5-20. S¬ ®å ®¬n gi¶n hÖ thèng ®¸nh löa b¸n dÉn - tiÕp ®iÓm

H×nh 5-20. S¬ ®å ®¬n gi¶n hÖ thèng ®¸nh löa b¸n dÉn - tiÕp ®iÓm

Tải bản đầy đủ - 0trang

kiện làm việc của tiếp điểm đợc cải thiện nhiều, độ bền, tuổi

thọ tăng.

- Tốc độ chuyển mạch của transistor rất lớn. Khả năng tải

của transistor lớn hơn nhiều so với tiếp điểm, điều đó cho

phép chọn biến áp đánh lửa với thông số R 1, L1 hợp lý để đạt đợc dòng điện sơ cấp ở thời điểm ngắt tiếp điểm có giá trị lớn.

Do vậy có thể cải thiện rõ rệt đặc tính của hệ thống đánh

lửa.

- Cũng giống ở hệ thống đánh lửa thờng, thời điểm đánh

lửa ở đây cũng quyết định bởi thời điểm ngắt tiếp điểm.

Vì thế việc chỉnh đúng thời điểm đánh lửa giống ở hệ thống

đánh lửa thờng.

- Từ sơ đồ nguyên lý cho thấy sức điện động tự cảm

trong cuộn sơ cấp của biến áp đánh lửa hoàn toàn đặt lên tiếp

giáp phát- góp của transistor. Với các biến áp đánh lửa của hệ

thống đánh lửa thờng do L1 có giá trị lớn nên sức điện động tự

cảm này ở thời điểm ngắt tiếp điểm có thể đạt tới (200

400V). Sức điện động này gây đánh hỏng transistor. Vì vậy

trong các hệ thống đánh lửa bán dẫn ngời ta phải sử dụng một

loại biến áp đánh lửa riêng có hệ số biến áp lớn và điện cảm L 1

nhỏ. Trong một số trờng hợp phải có thêm các mạch bảo vệ quá

áp cho transistor.

Trên đây đã xét sơ đồ nguyên lý đơn giản nhất của hệ

thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển. Trong các hệ

thống thực tế thờng có thêm các mạch bảo vệ và mạch tạo ra quá

trình chuyển mạnh nhanh và tin cậy cho các transistor.

Sau đây xét một hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp

điểm thực tế với phần tử chuyển mạnh TK-102, dùng khá phổ

biến trên các ôtô vận tải của Liên Xô (-130, -66...).

Hệ thống gồm các khối cơ bản sau: hộp điện trở phụ 2,

khối chuyển mạch bán dẫn 3 kí hiệu TK-102, biến áp đánh lửa 4

(114), bộ chia điện 5 (4.) đã bỏ tụ điện (hình 5-21).

Hộp điện trở phụ C107 gồm 2 nửa Rf1 và Rf2, trong đó Rf2

đợc nối tắt nhờ tiếp điểm phụ KKd trong hộp công tắc khởi

động khi khởi động động cơ.

157



Khối chuyển mạch TK - 102 gåm 1 transistor gecmani

ГT701A lo¹i p - n - p c«ng st lín (I cmax = 12A , Uecmax = 120V ).

BiÕn ¸p xung BAX cã t¸c dụng tạo nên 1 điện thế nghịch đặt

vào tiếp giáp phát - gốc của transistor giúp cho transistor khoá

nhanh và tin cậy. Mạch R1 - C1 có tác dụng giảm tải cho transistor

trong quá trình chuyển mạch do nó tạo thành một mạnh nhánh

song song với transistor. Điốt ổn áp 817B đấu nối tiếp với điốt

có tác dụng bảo vệ quá áp cho transistor. Tụ C 2 có điện

dung lớn nhằm bảo vệ quá áp cho các linh kiện do sự thay đổi

đột biến của điện áp nguồn. Các linh kiƯn cã trÞ sè nh sau:

C1=1F , C2 = 50F , R1 = 20.

Khèi chun m¹ch TK- 102 cã một đầu nối mát và 3 đầu

nối với mạch ngoài nh hình vẽ (một đầu kí hiệu chữ K, một

đầu kí hiệu chữ P và một đầu không ghi kí hiệu).

Khác với biến áp đánh lửa của hệ thống đánh lửa thờng,

biến áp đánh lửa 114 có 2 cuộn dây tách rời nhau (W 1 = 180

vòng, W2 = 41.000 vòng). Một đầu cuộn thứ cấp W 2 nối với vỏ

biến áp đánh lửa, do đó nó cần đợc tiếp mát tốt khi bắt giữ

trên ôtô.

Nguyên lý làm việc nh sau: Khi khoá điện K đóng và tiếp

điểm KK của bộ chia điện cũng ở trạng thái đóng thì sẽ có

dòng điện Io chạy qua nhánh song song R 2, W2' (cuén thø cÊp

biÕn ¸p xung) qua KK’ xuèng “m¸t”. Do sụt áp trên R 2 nên Ueb > 0

xuất hiện dòng điện cực gốc Ib. Dòng Ib đợc tính sao cho có giá

trị xấp xỉ Ib bh , vì vậy transistor làm việc ở trạng thái bão hoà,

mạch sơ cấp của biến áp đánh lửa có điện tải nhỏ. Dòng điện

sơ cấp tăng lên theo quy luật nh khi tiếp điểm đóng ở hệ

thống đánh lửa thờng nhng tốc độ tăng nhanh hơn vì luôn

luôn có giá trị nhỏ.

Khi tiếp điểm KK mở ra dòng điện I 0 + Ib mất đi đột

ngột làm cảm ứng trong cuộn W 2' của BAX một sức điện động

es đặt vào tiếp giáp phát - gốc theo chiều ngợc làm cho

transistor lập tức chuyển sang trạng thái khoá. Dòng điện sơ

cấp i1 trong cuộn sơ cấp của biến áp đánh lửa giảm ®ét ngét.

158



Trong cn thø cÊp cđa biÕn ¸p ®¸nh lưa xuất hiện một sức

điện động cảm ứng lớn 20 30kV, qua bộ chia điện 5 truyền

đến các nến đánh lửa. Sự giảm đột ngột của i i cũng gây ra

sức ®iƯn ®éng tù c¶m eS kho¶ng 100  120V (nÕu để tự do).

Sức điện động này đợc hạn chế nhờ mạch bảo vệ S t - D mắc

song song với W1. Khi eS đạt gần giá trị nguy hiểm cho transistor

thì điện áp trên SA đạt giá trị ổn định, nó sẽ thông và giữ cho

điện áp không tăng tiếp.

Hệ thống đánh lửa bán dẫn có tiếp điểm điều khiển với

một transistor xét ở trên có u điểm là:

- Cấu trúc tin cậy, đơn giản, chắc chắn.

- Giữ nguyên hầu nh tất cả các phần tử của hệ thống đánh

lửa thờng mà không có thay đổi nhiều về cấu trúc (chỉ thay

đổi số vòng các cuộn dây ở biến áp đánh lửa và bỏ tụ điện ở

bộ chia điện).

- Khối chuyển mạnh bán dẫn là 1 khối riêng, trong quá

trình sử dụng hầu nh không phải bảo dỡng.

- Dòng điện qua tiếp điểm nhỏ, tiếp điểm ít bị ăn mòn

và phá hỏng nên rất ít phải lau chùi điều chỉnh.



159



Hình 5-21. Hệ thống đánh lửa bán dẫn - tiếp điểm

với chuyển mạch TK-102

1: Hộp đảo mạch bán dẫn TK-102; 2: Biến áp đánh lửa 114;

3: Nến đánh lửa; 4: Bộ chia điện ; 5: Hộp điện trở phụ;

6: Công tắc khởi động; 7: Bình điện; 8: Bảo vệ transistor



Trên hình 5-22 trình bày đặc tính đánh lửa của hệ

thống đánh lửa thờng và hệ thống đánh lửa bán dẫn - tiếp

điểm. Ta thấy khi Rr = các đờng đặc tính của hệ thống

đánh lửa bán dẫn - tiếp điểm (đờng nét đứt) cao hơn các đờng đặc tính của hệ thống đánh lửa thờng khoảng 3 3,5kV.

Khi điện trở rò Rr = 3M thì ở tốc độ thấp chúng không khác

nhau mấy, ở tốc độ cao chỉ lớn hơn 2 - 2,5kV.

Đặc tính của hệ thống đánh lửa bán dẫn tiếp điểm hầu

nh không đổi khi tốc độ tăng ở tốc độ cao hệ thống nhạy cảm

nhiều hơn với điện trở rò.

Để cải thiện đặc tính của hệ thống đánh lửa bán dẫn tiếp điểm ngay khi có điện trở rò có thể tăng dòng điện sơ

cấp của biến áp đánh lửa. Đối với hệ thống dùng 1 transistor loại

gecmani ta xét ở trên khả năng này bị hạn chế bởi điện áp cho

phép cực đại của tiếp giáp phát - góp. Để có đợc điện áp thứ

cấp lín ngêi ta cã thĨ m¾c nhiỊu transistor gecmani nèi tiếp

nhau nhng khi đó sơ đồ trở nên phức tạp.

Cách tốt nhất để giải quyết mâu thuẫn trên là việc sử

dụng các sơ đồ với một transistor silic. Nó có khả năng chịu

nhiệt độ cao (tcp = 1500C) và điện áp cao Uecm = 500V. Nhợc

điểm cơ bản của transistor silic là nó có điện trở bão hoà lớn.

Với trình độ công nghệ sản xuất linh kiện ngày càng cao, ngày

nay ngời ta đã chế tạo đợc các transistor silic chịu điện áp cao

và điện trở

U bão hoà nhỏ.

kV

20

160

18

-



16



.

.



.



.



.



n

(vòng/phút

)



500 1000

1500

2000

2500

Hình

- 5-22. Đặc tính của hệ thống đánh lửa bán dẫn tiếp điểm



14

-



12



-



5.4.2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm

Điểm khác biệt cơ bản của hệ thống đánh lửa không tiếp

điểm so với hệ thống đánh lửa có tiếp điểm là ở đây thời

điểm đánh lửa đợc điều khiển bằng một bộ cảm biến đặc

biệt thay cho tiếp điểm. Chức năng cơ bản của các cảm biến

đánh lửa là biến góc quay của trục khuỷu thành tín hiệu điện.

Các bộ cảm biến không tiếp xúc có thể chia 2 loại: cảm biến

thông số và cảm biến phát điện.

Trong loại cảm biến thông số, tín hiệu ra là những thay

đổi thông số mạch điện nh điện cảm, điện dung Trong loại

cảm biến phát điện tín hiệu ra là sức điện động sinh ra trong

bộ cảm biến.

Sơ đồ cấu trúc của một số dạng cảm biến đánh lửa chỉ ra

trên hình 5-23.



a)



d)



b)



c)



e)



g)



161



Hình 5-23. Sơ đồ một số dạng cảm biến đánh

lửa

1. Rôto; 2. Khung từ



Các loại cảm biến thông số thông dụng hơn cả là:

- Cảm biến hỗ cảm (hình 5-23g) dựa trên sự thay đổi hỗ

cảm cuộn dây.

- Cảm biến kiểu điện trở quang điện, dựa trên sự thay

đổi điện trở của chất bán dẫn cảm quang dới tác dụng của ánh

sáng.

Các bộ cảm biến phát điện thờng dùng là các loại sau:

- Các bộ cảm biến điện từ sử dụng hiện tợng cảm ứng

điện từ (hình 5-23 a, b, c, d, e).

Bộ cảm biến gồm các cuộn dây cố định với số vòng nhất

định đặt trong khung từ 2 và 1 nam châm vĩnh cửu (rôto 1)

lắp đặt với trục bộ chia điện. Số cực hoặc số đôi cực của nam

châm phải bằng số xilanh của động cơ. Loại cảm biến này gọi

là cảm biến từ điện với nam châm quay (hình 5-23 a, b, c).

Một dạng cảm biến từ điện khác cũng thờng đợc dùng là

cảm biến dựa trên sự thay đổi từ trở của mạch từ. Đối với cảm

biến này, cuộn dây đặt trong khung từ và cả nam châm đều

cố định. Rôto làm bằng vật liệu sắt từ mềm và có cấu tạo

đặc biệt. Khi quay nó sẽ khép kín mạch từ làm hở mạch từ của

stato. (hình 5-23d, e).

- Các bộ cảm biến quang điện: hoạt động dựa trên sự phát

sinh sức điện động khi có tác dụng của ánh sáng. Trong trờng

hợp đơn giản (hình 5-24), nó gồm nguồn sáng cố định 1, đĩa

quay trên đó có các lỗ và phần tử cảm quang 2.



162



Đĩa quay

Nguồn sáng



Bộ cảm

quang



Lỗ

Trục

quay



Hình 5-24. Cảm biến quang điện

Khi đĩa quay, ánh sáng từ nguồn sáng 1 lúc tới đợc phần tử

cảm quang 2, lúc bị che khuất do đó điện áp ra của phần tử

cảm quang nó sẽ thay đổi. Phần tử cảm quang có thể là

fôtôđiốt, fôtôtransistor, hoặc phần tử cảm biến quang điện.

Nguồn sáng sử dụng ở đây phải có độ ổn định rất cao, không

thể sử dụng nguồn sợi đốt. Hiện nay thích hợp hơn cả là dùng

các điốt phát quang.

Để hiện rõ hơn về quá trình làm việc của các cảm biến,

ta xét quá trình hình thành điện áp điều khiển ở 1 cảm biến

phát điện. Hình 5-25 trình bày sơ đồ nguyên lý của 1 cảm

biến phát điện.

U



S



N

U



Hình 5-25. Sơ đồ nguyên lý của cảm biến máy phát

Rôto có cấu tạo hình sao và đợc dẫn động từ trục bộ chia

điện. Khi rôto quay, răng của nó tiến gần đến cuộc dây stato,

điện áp của cảm ứng trong cuộn dây tăng dần lên và đạt cực

163



đại khi răng rôto trùng với trục cuộc dây sau đó điện áp nhanh

chóng đổi chiều và tăng theo chiều ngợc lại. Đồ thị thay đổi

điện áp chỉ ra trên hình vẽ. Ta thấy rằng điện áp giảm rất

nhanh từ giá trị cực đại đến 0 và đổi dấu (đặc tích có độ

dốc lớn) vì vậy điểm 0 này có thể chọn để điều khiển hệ

thống đánh lửa. Số lợng răng của rôto phụ thuộc vào số xilanh và

số kì của động cơ. Khi thiết kế chế tạo cần tính sao cho xung

ra bảo đảm sự làm việc tin cậy của hệ thống đánh lửa khi tốc

độ thấp.

Trên đây đã tìm hiểu về các cảm biến đánh lửa, sau

đây sẽ xét 1 hệ thống đánh lửa bán dẫn không tiếp điểm cụ

thể với bộ chuyển mạch TK-200 của Liên Xô.

Hệ thống đánh lửa này gồm: bộ chuyển mạch bán dẫn TK200, bộ chia điện có cảm biến đánh lửa P351(hoặc P352),

biến áp đánh lửa 118, hộp điện trở phụ 32 và bộ rung dự

phòng PC331.

Biến áp đánh lửa 118 và bộ chia điện P351 đợc bọc kín

chống nớc và chống nhiễu, các đầu nối dây có kết cấu làm kín,

đặc biệt. Biến áp đánh lửa 118 đợc nối vào sơ đồ đánh lửa tơng tự 114 nên vỏ của nó cần đợc tiếp mát thật tốt trên ôtô.

Bộ chuyển mạch bán dẫn TK-200 là 1 khối riêng có vỏ bằng

nhôm. Hộp TK-200 có 4 đầu dây: hai dầu BK-12 để nối vào

mạch sau điện trở phụ, và đầu BK của biến áp đánh lửa đầu

K3 để nối với đầu ra cuộn sơ cấp của biến áp đánh lửa. Đầu

để nối với đầu của cảm biến đánh lửa trong bộ chia P351, đầu

M để nối với Mát của xe.

Bộ chia điện P351 (hình 5-26) là loại 8 tia lửa. Bộ chia

điện P351 không có bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm chân

không. Cảm biến đánh lửa là loại cảm biến phát điện. Cảm

biến gồm rôto 13 đợc lắp chặt trên bạc 11, stato 12 bắt chặt

vào vỏ bộ chia điện bằng 2 vít. Bạc đồng 11 đợc ép chặt vào

tấm dẫn 26. Tấm dẫn 26 đợc gài vào 2 chốt trên 2 quả văng 27

của bộ điều chỉnh góc đánh lửa sớm ly tâm.

Rôto gồm nam châm vĩnh cửu 24 đặt giữa 2 chùm điện

cực bằng thép non 23, các tấm của 2 phần cực đợc lắp xen kẽ

164



nhau và giữa chúng có khoảng hở 1,5mm để tạo ra các cặp

cực.

Stato gồm cuộn dây 21 và 2 tấm thép từ có cấu tạo đặc

biệt 20 và 22. Cuộn dây đặt giữa 2 tấm thép tử. Mỗi tấm thép

đều có 8 vấu và đặt xen kẽ nhau. Hai tấm thép này đợc gắn

chặt với nhau bằng đinh tám. Trên tấm 20 bắt khối cách điện

19 có kèm vấn đồng 16 để tiếp điểm, 1 đầu khác tiếp mát

thông qua tấm 20 và vít bắt giữ stato. Vấu tiếp điện 16 sẽ

tiếp xúc với đầu bắt dây 2.

Trên rôto và stato có vạch dấu 17. Khi đặt lửa phải để 2

dấu trùng nhau.



165



Hình 5-26. Bộ chia điện P351



Bộ rung dự phòng PC331 dùng để ngắt nối mạch sơ cấp

của biến áp đánh lửa (tạo xung i 1 liên tục) khi bộ chuyển mạch

bán dẫn bị hỏng. Bộ rung PC331 thực chất là 1 rơle điện tử,

làm việc với tần số 250 400Hz. Bộ rung đợc bọc kín để chống

nớc và chống nhiễu. Khi bộ chuyển mạch bán dẫn không làm

việc, ta chuyển đầu nối từ biến áp đánh lửa với đầu K3 của bộ

chuyển mạch TK- 200 sang nối với đầu của bộ rung.

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa này trình bày

trên hình 5-27. Bộ chuyển mạch gồm 4 transistor. Các transistor

T1, T2, T3 làm nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu từ cảm biến đánh

lửa đa tới. Transistor T4 làm nhiệm vụ đóng ngắt mạch sơ cấp

của biến áp đánh lửa. Công dụng các linh kiện khác nói rõ trong

phần nguyên lý làm việc.

Khi khoá điện KĐ đóng và rôto của cảm biến không quay

thì T1 khoá vì điện thế ở 2 cực phát gốc bằng nhau (U bc = 0).

Khi ®ã ®iƯn thÕ ë cùc gèc T 2 cao hơn cực phát (U bc > 0), nên

xuất hiện dòng điện điều khiển + (A q) KĐ C326 BK-12

BK của biến áp đánh lửa đầu P của BAĐL đầu K3

D6T4 mát. Dòng điện sơ cấp tăng dần và có giá trị lớn.

Khi rôto của cảm biến đánh lửa quay, trong cuộn dây của

nó xuất hiện các xung điện xoay chiều. Các xung dơng sẽ tạo

nên dòng điều khiển transistor T1 làm cho T1 mở. Khi T1 mở

điểm a coi nh đợc nối mát vì độ sụt áp trên T1 không đáng

kể. Dòng điện điều khiển của T 2 mất đi làm cho T 2 khoá kéo

theo T3, T4 khóa lại. Dòng điện sơ cấp của biến áp đánh lửa

triệt tiêu nhanh chóng làm xuất hiện cao áp bên thứ cấp.



166



Hình 5-27. Sơ đồ nguyên lý TK-200

1: Chuyển mạch TK-200; 2: Bộ lọc; 3: Điện trở phụ;

4: Biến áp đánh lửa; 5: ; 6: ;

7: Bộ chia điện; 8: Công tắc khởi động; 9: Bình điện.



Khi T4 khoá, trong mạch sơ cấp của biến áp đánh lửa cũng

xuất hiện sức điện động tự cảm lớn cơ nguy cơ đánh thủng

các transistor. Bóng ổn áp St3 mắc song song với T4 để bảo vệ

cho T4 khỏi bị đánh thủng bởi sức điện động nói trên.

Tụ điện C1 và điện trở R2 tạo ra mối liên hệ phản hồi cải

thiện chế độ khởi động. Khi khởi động động cơ, nam châm

của cảm biến đánh lửa quay với tốc độ nhỏ, tần số xác xung

điện của cảm biến đánh lửa nhỏ nên thời gian tác dụng của các

xung dơng tăng. Trong thời gian đó tụ C 1 kịp phóng nạp vài lần

làm cho T1, T2, T3, T4 cũng khoá mở vài lần nên ở viên đánh lửa sẽ

xuất hiện hàng loạt tia lửa điện cao thế (khoảng 10 tia lửa)

đảm bảo cho động khởi động dễ dàng.

Quá trình xảy ra nh sau: Trớc khi có xung dơng, T4 mở do

điện áp trên tụ C1 bằng 0 vì má phải của tụ nối mát qua T 4,

má trái của tụ nối mát qua R 1 và cuộn dây máy phát cung. Khi

cảm biến truyền xung dơng đến cực gốc T1 thì T1 mở và T2,

T3, T4 khoá lại dòng sơ cấp giảm nhanh và trong cuộn sơ cấp

biến áp đánh lửa xuất hiện sức điện động tử cảm. Tụ C 1, C2 sẽ

đợc nạp bởi sức ®iƯn ®éng nµy lµm cho thÕ cđa cùc gèc T 1

giảm xuống tức thời, T1 khoá lại, T2, T3, T4 mở ra tụ C1 lại phơng

điện qua T4. Vì xung dơng vẫn còn tác động nên T 1 lại mở ra

và T2, T3, T4 đóng lại. Quá trình cứ nh vËy tiÕp diƠn víi chu kú 3

5 s.

167



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

H×nh 5-20. S¬ ®å ®¬n gi¶n hÖ thèng ®¸nh löa b¸n dÉn - tiÕp ®iÓm

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×