Hệ thống đánh lửa trên ô tô là gì? Cấu tạo, nguyên lý

Hệ thống đánh lửa trên ô tô đảm nhận vai trò quyết định trong việc tạo ra tia lửa điện nhằm kích hoạt quá trình đốt cháy nhiên liệu và không khí bên trong buồng đốt động cơ. Từ đó tạo ra năng lượng cho xe hoạt động trơn tru. Việc hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phân loại cùng các sự cố thường gặp ở hệ thống đánh lửa sẽ giúp tài xế có trải nghiệm lái xe an toàn và hiệu quả. Các thông tin chi tiết về hệ thống quan trọng này sẽ được Auto Protech tổng hợp trong bài viết sau!

Hệ thống đánh lửa trên ô tô là gì?

Hệ thống đánh lửa trên ô tô hay còn có tên gọi là hệ thống đánh lửa điện dung, là công nghệ quan trọng thuộc động cơ đốt trong của ô tô. Cụ thể, công nghệ này đảm nhận nhiệm vụ tạo ra điện cực nhằm châm ngọn lửa bên trong buồng đốt động cơ. Bên cạnh đó, hệ thống đánh lửa sẽ quyết định thời điểm cùng quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và không khí để kích hoạt động cơ ô tô.

Hệ thống đánh lửa được điều khiển bởi một bộ điều khiển động cơ (ECU). Thông qua các tín hiệu truyền về từ cảm biến, ECU sẽ tính toán và điều chỉnh thời điểm đánh lửa phù hợp, sao cho hiệu suất động cơ được tốt ưu.

So với các hệ thống đánh lửa tiếp điểm truyền thống, hệ thống đánh lửa điện tử hiện đại chính là kết quả của sự nghiên cứu và không ngừng cải tiến công nghệ. Bởi vậy mà nó sở hữu hàng loạt các ưu điểm vượt trội như: Tiếp kiệm năng lượng, phát thải thấp, hoạt động ổn định và mạnh mẽ ở cường độ cao mà không cần phải điều chỉnh tần số điện….

Nhìn chung, hệ thống đánh lửa trên ô tô không hoạt động độc lập, nó phối hợp chặt chẽ với hàng loạt hệ thống khác trong động cơ ô tô như: Hệ thống nhiên liệu, khí thải và làm mát. Mọi quá trình hoạt động đều được điều khiển chặt chẽ bởi ECU. Hệ thống đánh lửa điện tử trên ô tô được ứng dụng phổ biến trên các dòng xe hiện đại, giúp cải thiện hiệu suất cùng khả năng tiết kiệm nhiên liệu.

Cấu tạo hệ thống đánh lửa trên ô tô

Hệ thống đánh lửa trên ô tô có cấu tạo khá phức tạp với nhiều chi tiết khác nhau. Mỗi bộ phận lại đảm nhận vai trò riêng biệt nhưng vẫn đảm bảo sự liên kết chặt chẽ để tạo ra nguồn năng lượng giúp xe vận hành. Hãy cùng Auto Protech điểm qua 8 bộ phận quan trọng nhất của hệ thống đánh lửa:

• Nguồn điện, pin: Nguồn điện sẽ cung cấp dòng điện một chiều cho hệ thống với điện áp thấp, dao động trong khoảng từ 12 – 14.2V. Còn pin thường được dùng để cung cấp điện cho hệ thống, đảm bảo luôn sẵn nguồn điện khi cần sử dụng.
• Cuộn dây đánh lửa (coil): Bộ phận này đảm nhận nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện từ nguồn cung cấp thành điện áp cao hơn. Nó có thể lên đến vài nghìn Vôn (V) nhằm tạo ra tia lửa điện đủ mạnh để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp nhiên liệu và không khí bên trong buồng đốt động cơ. Nguyên lý hoạt động của cuộn dây đánh lửa dựa trên cảm ứng điện từ.
• Công tắc đánh lửa: Công tắc này đảm nhận chức năng kiểm soát việc bật và tắt hệ thống đánh lửa. Thông qua cảm biến hoặc tay lái, công tắc đánh lửa sẽ được kích hoạt. Nói cách khác, nó sẽ quyết định thời điểm hệ thống đánh lửa được kích hoạt.
• Mô-đun đánh lửa hoặc bộ điều khiển: Bộ phận này được xem là “cơ quan đầu não” của hệ thống đánh lửa. Mô-đun đánh lửa thường được lập trình tinh vi để thực hiện các chức năng giám sát và kiểm soát hoạt động của hệ thống. Chẳng hạn như thời điểm đánh lửa, cường độ tia lửa và giám sát các chức năng quan trọng khác. Bộ điều khiển chính là trí tuệ của hệ thống, giúp duy trì hoạt động trơn tru, hiệu quả và chính xác.
• Cảm biến: Nhiệm vụ chính của các cảm biến trong hệ thống đánh lửa là theo dõi và phát hiện sự thay đổi của các thông số trong bộ nguồn. Tùy vào từng kiểu xe khác nhau mà số lượng cảm biến có thể thay đổi.
• Phần ứng (bộ phận quay): Bộ phận này sẽ bao gồm các chi tiết nhỏ như điện trở, bánh răng, ống hút chân không ở phía trước và cuộn dây nạp để thu nhận tín hiệu điện áp. Mô-đun đánh lửa sẽ tiếp nhận các tín hiệu điện áp này từ phần ứng theo đúng thứ tự. Căn cứ vào các tín hiệu này, mô-đun sẽ thực hiện quá trình tạo và ngắt mạch một cách chính xác để phân phối dòng điện tới bugi đúng thời điểm.
• Nhóm tiếp điểm: Các chi tiết nhỏ này được đóng, mở hoạt động bằng chìa khóa. Trên một số dòng xe hơi hiện đại hơn, nhóm tiếp điểm sẽ được tích hợp thêm nút bấm.
• Bugi ô tô: Bộ phận cuối cùng trong hệ thống đánh lửa này có nhiệm vụ phóng ra tia lửa điện để đốt cháy xăng và không khí bên trong buồng đốt động cơ. Từ đó sinh ra công suất giúp động cơ vận hành và xe có thể chạy được.

Nguyên lý hoạt động hệ thống đánh lửa trên ô tô

Nhờ tính chất linh hoạt mà hệ thống đánh lửa ô tô có thể hoạt động hiệu quả trong nhiều điều kiện khác nhau. Cơ chế hoạt động của hệ thống bắt đầu khi người điều khiển khởi động xe, lúc này nguồn điện từ ắc quy sẽ được kích hoạt. Dòng điện này sẽ chạy qua công tắc đánh lửa, tới cuộn sơ cấp của cuộn dây đánh lửa.

Khi cuộn dây nạp phần ứng trực thuộc cuộn dây sơ cấp được kích hoạt, nó sẽ nhận tín hiệu điện áp truyền từ phần ứng và chuyển tiếp tới mô-đun đánh lửa. Lúc này, bánh răng điện trở tiếp xúc với cuộn dây nạp sẽ truyền tín hiệu điện áp đến bộ điều khiển. Mô-đun này chính là trí tuệ của hệ thống, nó sẽ điều chỉnh quá trình đánh lửa một cách tự động và chính xác.

Khi tín hiệu điện từ cuộn dây nạp truyền đền mô-đun đánh lửa, nguồn điện cấp cho cuộn sơ cấp lúc này sẽ bị ngắt mạch và dừng đột ngột. Từ đó sẽ gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ, hình thành điện áp cao trong cuộn dây thứ cấp, có thể lên đến hàng nghìn Von.

Điện áp cao sau đó sẽ được chuyển tới một số bộ phận phân phối khác như tiếp điểm và roto. Khi chênh lệch điện áp đủ lớn, đầu bugi sẽ tạo ra tia lửa điện giúp đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và không khí trong buồng đốt. Từ đó tạo ra năng lượng cần thiết cho quá trình hoạt động của động cơ.

Các loại hệ thống đánh lửa trên ô tô phổ biến hiện nay

Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang diễn ra mạnh mẽ, nhiều thiết bị công nghệ đang không ngừng được cải tiến từng ngày. Trong đó, điển hình phải kể đến là hệ thống đánh lửa trên ô tô. Căn cứ vào cách thức hoạt động và cấu trúc, hệ thống quan trọng này sẽ được phân thành 4 loại như sau:

1. Hệ thống đánh lửa tiếp điểm

Là hệ thống đánh lửa đầu tiên được sử dụng cho ô tô, hệ thống đánh lửa tiếp điểm dùng má vít. Nó có cấu tạo tương đối đơn giản và thô sơ. Chỉ bao gồm: Ắc quy, khóa điện, bô bi cao áp, cuộn dây thứ cấp, cuộn dây sơ cấp, cam ngắt điện, tiếp điểm, tụ điện, bugi, roto.

Ưu điểm lớn nhất của hệ thống đánh lửa tiếp điểm là tương đối ổn định, dễ dàng sửa chữa và lắp đặt thuận tiện. Tuy nhiên, vì là thế hệ đầu tiên nên hệ thống đánh lửa này chưa được đánh giá cao về mức độ linh hoạt khi động cơ chuyển chế độ hoạt động.

2. Hệ thống đánh lửa bán dẫn

So với hệ thống đánh lửa tiếp điểm, thì hệ thống bán dẫn có nhiều cải tiến hơn, đồng thờ cấu tạo cũng phức tạp hơn nhiều. Trên thị trường hiện nay có hai loại hệ thống đánh lửa bán dẫn là:

• Loại có tiếp điểm với kết cấu đơn giản hơn, dễ dàng sửa chữa, giá thành rẻ, thích nghi linh hoạt với các chế độ hoạt động. Tuy nhiên, loại này chỉ sử dụng được cho động cơ thấp tốc.
• Loại không có tiếp điểm lại được phân chia thành hai loại khác nhau, đó là: Kiểu cảm ứng có tuổi thọ cao hơn, hoạt động ổn định và điều chỉnh góc dễ dàng, tuy nhiên kiểu này có cấu tạo tương đối phức tạp, cần thêm một số mạch điện bổ sung và giá thành tương đối cao. Kiểu quan điện cũng có tuổi thọ cao, giúp gia tăng chất lượng đánh lửa, tuy nhiên kiểu này lại khó sửa chữa.

Nhìn chung, hệ thống đánh lửa bán dẫn trên ô tô hội tụ nhiều ưu điểm vượt trội hơn hẳn so với hệ thống đánh lửa tiếp điểm. Hệ thống này được ứng dụng phổ biến trên các dòng xe ô tô đời mới có tốc độ động cơ đạt từ trung bình trở xuống.

3. Bộ đánh lửa lập trình có bộ chia điện

Ưu điểm vượt trội của bộ đánh lửa lập trình có bộ chia điện là có linh hoạt cao, bao gồm nhiều thiết bị hiện đại, mang tới tính chính xác cao trong quá trình đánh lửa. Tuy nhiên, hạn chế của hệ thống này là có cấu tạo phức tạp với nhiều bộ phận khác nhau nên nguyên lý hoạt động tương đối phức tạp.

4. Hệ thống được lập trình không có bộ chia điện

Hệ thống này còn có tên gọi khác là hệ thống đánh lửa trực tiếp, đây là hệ thống được đánh giá hiện đại nhất tính đến thời điểm hiện tại. So với hệ thống đánh lửa có bộ chia điện, hệ thống không có bộ chia điện được tích hợp nhiều tính năng vượt trội hơn. Bên cạnh đó,độ chính xác cùng hiệu quả hoạt động của hệ thống này cũng đạt mức cao nhất. Hiện nay, hệ thống được lập trình không có bộ chia điện được ứng dụng phổ biến trên các dòng xe hạng sang.

Những hư hỏng thường gặp ở hệ thống đánh lửa trên ô tô

Sau một khoảng thời gian dài sử dụng, tương tự như các bộ phận khác, hệ thống đánh lửa ô tô cũng sẽ không tránh khỏi các sự cố phát sinh. Hãy cùng điểm qua một số hư hỏng thường gặp nhất, gây ảnh hưởng nặng nề đến trải nghiệm lái xe an toàn:

1. Biến áp trong hệ thống đánh lửa trên ô tô bị hỏng

Một số sự cố thường gặp liên quan đến biến áp có thể điểm tên như: Chập mạch tại các vòng dây gây cháy biến áp, cháy điện tại trở phụ, nứt, vỡ hoặc cháy nắp biến áp… Có rất nhiều nguyên nhân gây ra hư hỏng này như tác động cơ học hoặc quá nhiệt gây suy giảm khả năng cách điện và rò rỉ điện. Dấu hiệu nhận biết dễ dàng nhất của tình trạng biến áp bị hỏng là xe khó nổ máy, nhất là vào buổi sáng mùa đông, khi nhiệt độ còn thấp, động cơ rung giật, chết máy đột ngột…

2. Hỏng bộ chia điện

Bộ chia điện trong hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ phân chia điện áp đúng theo trình tự làm việc của hệ thống. Khi bộ phận này phát sinh sự cố sẽ ảnh hưởng lớn tới hoạt động của toàn bộ hệ thống đánh lửa. Sau một thời gian sử dụng bộ chia điện có thể bị bể nắp hoặc nứt vỡ do tác động ngoại lực.

3. Bugi của hệ thống đánh lửa bị hỏng

Bugi là một trong những bộ phận quan trọng nhất của hệ thống đánh lửa, có thể chi phối tới hiệu suất làm việc của cả hệ thống. Sau khi sử dụng trong thời gian dài, bugi có thể bị lỗi, mòn điện cực, chảy điện cực, muội than… khiến khả năng đánh lửa suy giảm, thậm chí gây vỡ đầu sứ. Nếu sự cố phát sinh ở bugi, chủ xe nên nhanh chóng đưa ô tô đi kiểm tra, nếu lỗi nặng và không thể khắc phục, tốt nhất nên thay thế bugi mới.

4. Hệ thống đánh lửa trên ô tô phát tia lửa yếu

Nếu bạn phát hiện tình trạng máy nổ không đều, động cơ yếu và nhiên liệu không đốt cháy hết thì khả năng cao là tia lửa do hệ thống đánh lửa phát ra bị yếu. Lúc này, điện thế cao áp từ bộ chia điện tới bugi sẽ thấp dần. Nguyên nhân chủ yếu khiến cho tia lửa bị yếu có thể do bô bin đánh lửa bị hỏng, má vít bị bụi, rò rỉ ở dây cao áp hoặc bugi bị mòn điện.

5. Đánh lửa không đúng thời điểm

Đánh lửa sai thời điểm cũng là sự cố thường gặp ở hệ thống đánh lửa. Nếu đánh lửa quá sớm sẽ gây hao tốn nhiên liệu, làm máy nhanh nóng, khiến tuổi thọ của hệ thống suy giảm. Còn nếu đánh lửa quá muộn thì sẽ có tiếng nổ bất thường bên trong đường ống xả, động cơ sẽ bị “ngộp” nhiên liệu so không đốt cháy kịp.

Nếu bạn không tự tin về kinh nghiệm hoặc không chuyên về ô tô, tốt nhất khi phát hiện sự cố bất thường là mang xe đến gara uy tín để được các kỹ thuật viên kiểm tra và khắc phục triệt để. Hư hỏng ở hệ thống đánh lửa trên ô tô nếu để lâu sẽ gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng. Ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, độ bền của động cơ và trải nghiệm an toàn khi vận hành xe

Như vậy, hệ thống đánh lửa trên ô tô đóng vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình xe khởi động và thay đổi tốc độ của động cơ. Hy vọng những thông tin chi tiết về hệ thống quan trọng này được Auto Protech chia sẻ trên đây sẽ giúp bạn trang bị thêm kiến thức hữu ích để vận hành xe an toàn, hiệu quả. Hãy thường xuyên cập nhật các kiến thức ô tô hữu ích tại website của của chúng tôi để có những hành trình an toàn, thuận lợi!

>>> Ngoài ra bạn có thể tham khảo ngay khóa học nghề sửa chữa ô tô tại TPHCM: https://otopro.edu.vn/hoc-nghe-sua-chua-o-to/