(News.oto-hui.com) – Ta đều biết trong kỳ cháy, bugi phóng ra tia lửa đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong xylanh giúp sinh công. Thông thường điện áp giữa 2 cực bugi thường rơi vào khoảng từ 40.000V đến 100.000V, trong khi điện áp ở hệ thống đánh lửa là 12V đến 14,2V. Vậy, bằng những hiện tượng vật lý nào mà hệ thống đánh lửa tạo ra dòng điện cao áp lớn đến như vậy? Chúng ta sẽ tìm hiểu trong bài viết này.
1. Hiện tượng tự cảm:
Theo định nghĩa, hiện tượng tự cảm là hiện tượng cảm ứng điện từ xảy ra trong mạch có dòng điện biến thiên. Dòng điện biến thiên này có thể là dòng điện xoay chiều hay dòng điện một chiều khi đóng ngắt mạch điện ở trường hợp của hệ thống đánh lửa.
Cụ thể hơn, trường điện từ được sinh ra khi một dòng điện chạy qua 1 cuộn dây, kết quả là sinh ra một sức điện động. Nó tạo ra 1 từ thông có hướng cản trở sự sinh ra từ thông trong cuộn dây. Vì vậy, khi dòng điện được dẫn vào cuộn dây, nó không chạy ngay mà sẽ tăng sau 1 thời gian nhất định.
Mặt khác, khi đang có dòng điện trong cuộn dây mà bị cắt đột ngột, sức điện động được sinh ra cùng hướng với dòng điện (hướng cản lại sự mất đi của từ thông). Qua đó, khi dòng điện bắt đầu chạy trong cuộn dây hoặc khi cắt dòng điện, trong cuộn dây đều sinh ra sức điện động có tác dụng cản trở sự thay đổi từ thông trong cuộn dây. Đây chính là hiện tượng tự cảm.
2. Hiện tượng tự cảm tương hỗ:
Khi có 2 cuộn dây đặt trên 1 đường thẳng, dòng điện trong cuộn dây sơ cấp thay đổi, sức điện động được sinh ra trong cuộn dây thứ cấp có hướng cản lại sự thay đổi của từ thông trong cuộn dây sơ cấp. Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng tự cảm tương hỗ.
Cụ thể hơn, trong hình vẽ dưới đây, khi dòng điện 1 không đổi chạy qua cuộn dây sơ cấp, không có sự biến thiên từ thông, vì vậy không sinh ra sức điện động trong cuộn dây thứ cấp.
Tuy nhiên, khi công tắc được mở, dòng điện bị ngắt trong cuộn sơ cấp, từ thông đã sinh ra bị giảm đột ngột, vì vậy sức điện động được sinh ra trong cuộn dây thứ cấp có hướng cản lại sự suy giảm của từ thông. Từ đó sinh ra dòng điện trong cuộn dây thứ cấp.
Mặt khác, khi đóng lại mạch, từ thông được sinh ra ở cuộn sơ cấp. Lúc này, sức điện động sinh ra trong cuộn thứ cấp có hướng cản lại sự sinh ra của từ thông trong cuộn sơ cấp. Cuộn dây đánh lửa sinh ra dòng điện cao áp bởi hiện tượng tự cảm tương hỗ ở giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp khi dòng điện qua cuộn sơ cấp bị đóng ngắt đột ngột.
3. Áp dụng vào hoạt động của hệ thống đánh lửa:
a. Khi tiếp điểm đóng (hoặc IC đánh lửa đóng):
Dòng điện từ ắc quy chạy qua cực dương của cuộn sơ cấp, cực âm của cuộn sơ cấp, tiếp điểm và tới đất.
Vì vậy, các đường sức từ sinh ra xung quanh cuộn dây.
b. Khi tiếp điểm mở (hoặc IC đánh lửa mở):
Trục khuỷu quay trục cam, vấu cam của bộ chia điện mở tiếp điểm, dòng điện chạy qua cuộn dây sơ cấp bị ngắt đột ngột.
Do đó, từ thông sinh ra trong cuộn dây sơ cấp bắt đầu giảm, nhờ hiện tượng tự cảm, xuất hiện suất điện động sinh ra ở cuộn dây sơ cấp; nhờ hiện tượng tự cảm tương hỗ, xuất hiện suất điện động trong cuộn dây thứ cấp.
Suất điện động tự cảm trong cuộn dây sơ cấp tăng khoảng 500V, trong khi đó suất điện động cảm ứng tương hỗ tăng lên khoảng 30.000V, gây nên phóng tia lửa điện tại bugi.
Sự biến thiên của từ thông tăng khi thời gian ngắn dòng điện ngắn hơn, kết quả là sinh ra điện áp rất cao trên 1 đơn vị thời gian.
Bài viết liên quan:
- Giải thích tại sao phải đánh lửa sớm
- Hệ thống đánh lửa trên ô tô hoạt động như thế nào?
- Những vấn đề thường gặp ở hệ thống đánh lửa điện tử trên ô tô và cách khắc phục
- Cách xác định mô-bin đánh lửa hư hỏng trên ô tô
- Tại sao bugi bị bám bẩn và đánh lửa kém?
