Luận án Nghiên cứu, tính toán, chế tạo hệ thống đánh lửa hỗn hợp điện dung - Điện cảm sử dụng bo - bin đơn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT 
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 
ĐỖ QUỐC ẤM 
NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA HỖN HỢP 
ĐIỆN DUNG- ĐIỆN CẢM SỬ DỤNG BO-BIN ĐƠN 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ 
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ 
Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/ năm 2020 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT 
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 
ĐỖ QUỐC ẤM 
NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, CHẾ TẠO HỆ THỐNG 
 ĐÁNH LỬA HỖN HỢP ĐIỆN DUNG- ĐIỆN CẢM 
SỬ DỤNG BO-BIN ĐƠN 
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ- 9520103 
Hướng dẫn khoa học: 
1 PGS. TS. Đỗ Văn Dũng 
2 TS Lâm Mai Long 
i 
LÝ LỊCH CÁ NHÂN 
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC 
Họ và tên: Đỗ Quốc Ấm Giới tính: Nam 
Ngày, tháng, năm sinh: 13/07/1965 Nơi sinh: TPHCM 
Quê quán: Hà nội Dân tộc: Kinh 
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc 241 A Lê Văn Việt, Phường Hiệp Phú, Quận 
9, TPHCM 
Địện thoại 0913120175 
Điện thoại nhà riêng 
E-mail: amdq@hcmute.edu.vn 
II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 
1 Trung học chuyên nghiệp 
 Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo: 1982-1984 
 Nơi học: Trường trung học công nghiệp Thủ Đức 
 Ngành học: Cơ khí ôtô 
1 Đại học 
 Hệ Đào tạo: Chính qui 
 Nơi học: Trường ĐHSPKT.TPHCM Thời gian đào tạo: 1984-1990 
 Ngành học: Ô tô máy kéo 
 Tên đồ án: Viết chuyên đề về bộ điều tốc 
 Ngày và nơi bảo vệ luận án tốt nghiệp: tháng 7 năm 1990, Trường 
 ĐHSPKT.TPHCM 
 Người hướng dẫn: Giảng viên Nguyễn Tố Quyên 
2 Cao học 
 Hệ Đào tạo: Chính qui 
ii 
 Nơi học: Trường ĐHSPKT.TPHCM Thời gian đào tạo 2000 - 2003 
 Ngành học: Cơ khí ôtô 
 Tên đồ án: Nghiên cứu và đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử 
 dụng các hệ thống đánh lửa ở Việt Nam 
 Ngày và nơi bảo vệ luận án tốt nghiệp: năm 2003, Trường 
 ĐHSPKT.TPHCM 
 Người hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Văn Dũng 
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI 
HỌC 
Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 
1990- 2013 Trường ĐHSPKT.TPHCM 
Cán bộ giảng dạy, Phó 
Bộ môn Động cơ, 
Trưởng Bộ môn Động cơ 
2013- 2020 Trường ĐHSPKT.TPHCM 
Phó trưởng Khoa Cơ khí 
Động lực 
III CÁC ĐỀ TÀI DỰ ÁN, NHIỆM VỤ KHÁC ĐÃ CHỦ TRÌ HOẶC THAM 
GIA 
Tên đồ án, dự án, nhiệm vụ 
khác đã chủ trì 
hoặc tham gia 
Thời gian 
(bắt đầu- 
kết thúc) 
Thuộc chương 
trình nếu có 
Tình trạng đề 
tài( đã nghiệm 
thu, chưa 
nghiệm thu) 
Nghiên cứu, chế tạo mô hình 
và đề xuất hệ thống bài giảng 
dạy thực hành động cơ phun 
xăng -2001 
2001-2003 
Đề tài Nghiên 
cứu khoa học 
cấp Bộ 
Đã nghiệm thu 
iii 
Nghiên cứu lý thuyết và thực 
nghiệm các hệ thống đang sử 
dụng ở Việt Nam và khả 
năng lắp lẫn 
2002-2003 
Đề tài Nghiên 
cứu khoa học 
cấp Bộ 
Đã nghiệm thu 
Nghiên cứu chế tạo mạch 
đánh lửa trên động cơ ô tô 
theo chương trình 
2008-2010 
Đề tài Nghiên 
cứu khoa học 
cấp Bộ 
Đã nghiệm thu 
 Ngày 1 tháng 11 năm 2020 
 Nghiên cứu sinh 
 Đỗ Quốc Ấm 
iv 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi 
Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong 
bất kỳ công trình nào khác 
 Ngày 1 tháng 11 năm 2020 
 Nghiên cứu sinh 
 Đỗ Quốc Ấm 
v 
LỜI CẢM ƠN 
  
Để hoàn thành luận án này tôi nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ từ rất nhiều 
cá nhân và tổ chức. 
Tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ 
Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện luận án này. 
Tôi vô cùng cảm ơn hai thầy hướng dẫn khoa học: Nhà giáo ưu tú . PGS. TS 
Đỗ Văn Dũng và TS Lâm Mai Long đã định hướng nghiên cứu, động viên và bỏ 
nhiều công sức hướng dẫn tôi thực hiện luận án này. 
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quí thầy phản biện đã bỏ thời gian và công 
sức để đọc tập luận án này và đóng góp các ý kiến hết sức quí báu giúp tôi hoàn thiện 
nội dung của luận án 
Xin cảm ơn các đồng nghiệp, các sinh viên đã bỏ nhiều thời gian, công sức 
giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện các nội dung trong luận án. 
Tôi hết sức trân trọng sự đồng hành hỗ trợ, động viên từ gia đình và các bạn 
bè đã khuyến khích- động viên tôi trong thời gian thực hiện luận án 
Hết sức trân trọng 
 Nghiên cứu sinh 
 Đỗ Quốc Ấm 
vi 
BM13.1-ĐT-BVCS 
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc 
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 
TÓM TẮT NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 
Họ & tên NCS : Đỗ Quốc Ấm MSNCS: 13252010301 
Thuộc chuyên ngành : Kỹ thuật cơ khí Khoá: 2013-2016 
Tên luận án : Nghiên cứu, tính toán, chế tạo hệ thống đánh lửa hỗn 
hợp điện dung – điện cảm sử dụng bo-bin đơn 
Người hướng dẫn chính : PGS. TS Đỗ Văn Dũng 
Người hướng dẫn phụ : TS Lâm Mai Long 
Tóm tắt những đóng góp mới về lý luận và học thuật của luận án: 
Trên các động cơ đốt trong cháy cưỡng bức, hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ tạo 
ra tia lửa để đốt cháy hỗn hợp trong xy lanh vào cuối quá trình nén. Dựa vào cách 
tích lũy năng lượng, hệ thống đánh lửa trên ô tô được chia làm hai loại: hệ thống đánh 
lửa điện cảm, hệ thống đánh lửa điện dung, cả hai hệ thống trên đều sử dụng biến áp 
đánh lửa (bo-bin) nhằm tăng điện áp từ 6V hay12V lên điện thế cao áp từ 7-40kV, 
tạo ra tia lửa giữa hai điện cực bugi đốt cháy hỗn hợp trong động cơ. Ở cuối giai đoạn 
tích lũy năng lượng trên cuộn sơ cấp của bo-bin xuất hiện sức điện động tự cảm. Điện 
áp tự cảm này ảnh hưởng xấu tới các thiết bị đóng ngắt, gây nhiễu và làm giảm điện 
áp thứ cấp trên bobin. 
Nội dung đề tài tập trung vào việc nghiên cứu, chế tạo hệ thống đánh lửa lai hỗn 
hợp điện dung - điện cảm sử dụng trên động cơ bốn xylanh có khả năng tích lũy năng 
lượng tự cảm trên các bobin đánh lửa điện cảm, để sử dụng trong giai đoạn đánh lửa 
điện dung. Như vậy, sẽ khắc phục được các nhược điểm đã nêu và tiết kiệm được 
năng lượng sử dụng cho hệ thống đánh lửa. 
Những điểm mới của đề tài được thể hiện qua những đóng góp khoa học sau: 
- Luận án đã đề ra được giải pháp thu hồi một phần năng lượng tự cảm trên cuộn 
sơ cấp của biến áp đánh lửa; qua đó góp phần giảm năng lượng sử dụng cho hệ thống 
đánh lửa nói riêng và cho động cơ nói chung; đồng thời làm giảm lượng phát thải ra 
môi trường 
vii 
- Luận án đã xây dựng được mô hình toán học và xác định được các thông số 
của hệ thống ở các giai đoạn đánh lửa điện cảm, giai đoạn đánh lửa điện dung và khảo 
sát yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính hệ thống (tổng trở của mạch sơ cấp R, hệ số tự cảm 
của cuộn sơ cấp bobin L1, dung lượng tụ điện C1). 
- Luận án đã đưa ra được cơ sở lựa chọn cấu hình hệ thống đánh lửa hỗn hợp 
điện dung - điện cảm (đối với động cơ nhiều xy-lanh) và phương pháp xác định dung 
lượng tụ -tích lũy năng lượng tự cảm. Qua đó, đáp ứng hiệu quả năng lượng đánh lửa 
yêu cầu cho cả hai giai đoạn đánh lửa mà vẫn đạt yêu cầu tiết kiệm năng lượng trên 
hệ thống. 
- Luận án đã nghiên cứu và chế tạo thành công hệ thống đánh lửa hỗn hợp điện 
dung - điện cảm trên động cơ bốn xylanh (TOYOTA 1NZ-FE) có khả năng tích lũy 
sức điện động tự cảm trên 3 tụ điện 1µF và phục vụ cho giai đoạn đánh lửa điện dung. 
Với kết cấu đơn giản và tận dụng được các đặc điểm sẵn có từ hệ thống điều khiển 
động cơ. Hệ thống đánh lửa hỗn hợp như đã trình bày, bảo đảm hoạt động tin cậy ở 
các chế độ hoạt động khác nhau và tiết kiệm được 25% năng lượng sử dụng cho hệ 
thống (năng lượng cho một lần đánh lửa/một chu kỳ làm việc của động cơ) 
 Tp. Hồ Chí Minh, ngày 1 tháng 11 năm 2020 
 Nghiên cứu sinh 
 Người hướng dẫn chính Người hướng dẫn phụ 
 PGS. TS. Đỗ Văn Dũng TS Lâm Mai Long 
 BM13.2-ĐT-BVCS 
viii 
 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM 
HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION Independence – Freedom - Happiness 
SUMMARY OF CONTRIBUTIONS OF THE 
DISSERTATION 
PhD candidate : Đỗ Quốc Ấm Fellows code: 13252010301 
Major : Mechanical Engineering Major code: 2013 
Dissertation title : Research, calculation and making of hybrid ignition system 
Supervisor one : Assoc. Prof. Dr. Đỗ Văn Dũng 
Supervisor two : Dr. Lâm Mai Long 
Summary of theoretical and academic contribution of the dissertation: 
In the spark-ignition engine, the ignititon system has the mission of creating 
spark to ignite the mixture in cylinder at the end of the compression stroke. 
Depending on the way electric energy supplied to the spark plug in the system, 
ignition system can be divided into two main types: the inductive-discharge ignition 
system and the capacitor-discharge igntion system. Both the ignition systems perform 
the same operation: generate a very high voltage – from 7 to 40 thousand volts – from 
the car’s 12 volts battery. This high voltage passes throught the air-fuel mixture, 
which is containing in the cylinder, at the spark plug; allowing the mixture to be 
ignited. At the end of the the primary current rising stage, the self-induced emf 
emerges from the primary circuit. This emf causing the ignition system lots of 
troubles. The self-induced emf is the main source of inductive interference in engine, 
making signals become unreliable or causing undesirable errors in the interaction of 
ECUs. Another problem is that the self-induced emf created in the primary coil tend 
to maintain the primary current in the interrupt stage, so this emf will run across 
switch, causing switch damaged. The self-induced emf also extends the time primary 
current “cut down”, making the secondary voltage reduced. 
In this thesis, the hybrid ignition system - the combined ignition system of 
inductive-discharge and capacitor-discharge - is researched and presented in the four-
cylinder engine. This kind of ignition system is aimed to make use of the self-induced 
emf as the main energy for one fourth of the ignition process. The reward is not only 
protection, but also utilization; making this kind of ignition system more efficiency. 
Contributions of this thesis are described below: 
ix 
- The thesis has presented a new concept of utilizing the self-induced emf in the 
primary coil so that the hybrid ignition system is not only saving energy but also 
reducing emission. 
- The thesis has built-up equations of the primary current and self-induced emf 
in the discharge stage of the inductive-discharge ignition system and both stages of 
capacitor-discharge ignition system. The characteristic parameter of the ignition 
system - total resistance R, self-inductance L1 and capacitance C1 - are also 
investigated. 
- The thesis has set up a basic struture for the combined ignition system of 
inductive-discharge and capacitor-discharge - the hybrid ignition system - in the 
engine with multi-cylinder. The process of calculating the accumulated energy; 
including the charge time of capacitor and the preferable capacitance; is also 
thoroughly demonstrated. The required energy for ignition process and its parameter 
also successfully investigated. 
- The thesis has successfully designed and installed the hybrid ignition system 
on the Toyota 1 NZ-FE, which is the four-cylinder engine. In the first phase, the TCI 
phase, the self-induced energy; which is a unavoidable occurrence in the ignition 
system; will be stored in three 1µF capacitors (total 3µF). This energy will be 
controlled and released in the next phase of ignition, the CDI phase. The results show 
that the hybrid ignition system is working steady in different phases and saving 25% 
energy compare with th original system. 
 HCMC, 1/11/2020 
 Supervisor PhD candidate 
 (Sign and name) (Sign and name) 
 Đỗ Quốc Ấm 
x 
MỤC LỤC 
 TRANG 
Quyết định giao đề tài 
Lý lịch cá nhân i 
Lời cam đoan iv 
Lời cảm ơn v 
Tóm tắt những đóng góp vi 
Summary of contributions of the dissertation viii 
Mục lục x 
Danh sách các chữ viết tắt – ký hiệu xvii 
Danh sách các hình xviii 
Danh sách các bảng xxiv 
 NỘI DUNG 
MỞ ĐẦU 1 
Chương 1: TỔNG QUAN 3 
 1.1 Lý do chọn đề tài nghiên cứu 3 
 1.2 Các kết quả trong và ngoài nước về lĩnh vực nghiên 
cứu đã công bố 
6 
 1.2.1 Các kết quả ngoài nước 6 
 1.2.1.1 Hệ thống đánh lửa điện cảm 6 
 1.2.1.2 Hệ thống đánh lửa điện dung 7 
 1.2.1.3 Hệ thống đánh lửa hỗn hợp 8 
 1.2.1.4 Một số nghiên cứu khác về hệ thống đánh 
lửa 
13 
 1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 16 
 1.2.3 Kết luận – Đề xuất nghiên cứu 17 
 1.3 Mục tiêu nghiên cứu và mong muốn đạt được 18 
xi 
 1.3.1 Mục tiêu chính của luận án 18 
 1.3.2 Mong muốn đạt được 18 
 1.4 Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 19 
 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 19 
 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 19 
 1.4.3 Phương pháp nghiên cứu 19 
 1.5 Các nội dung chính và dự kiến kết quả nghiên cứu 19 
 1.5.1 Dự kiến các nội dung trong đề tài 19 
 1.5.2 Dự kiến kết quả nghiên cứu 20 
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23 
 2.1 Nhiệm vụ của hệ thống đánh lửa 23 
 2.2 Quá trình cháy trên động cơ đốt trong dùng nhiên 
liệu xăng 
23 
 2.3 Các thông số chủ yếu của hệ thống đánh lửa 24 
 2.3.1 Hiệu điện thế thứ cấp cực đại V2m 24 
 2.3.2 Hiệu điện thế đánh lửa Vđl 24 
 2.3.3 Hệ số dự trữ Kdt 25 
 2.3.4 Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp S 25 
 2.3.5 Tần số và chu kỳ đánh lửa 25 
 2.3.6 Thời gian tích lũy năng lượng (tđ) 26 
 2.4 Năng lượng đánh lửa 26 
 2.4.1 Phân tích năng lượng của tia lửa điện 26 
 2.4.2 Một số các yếu tố ảnh hưởng đến năng lượng 
đánh lửa 
29 
 2.5 Hệ thống đánh lửa điện cảm 31 
 2.5.1 Giai đoạn tăng trưởng dòng điện sơ cấp 32 
 2.5.2 Giai đoạn ngắt dòng điện ở cuộn sơ cấp 33 
 2.5.3 Giai đoạn phóng điện ở điện cực bu-gi 35 
 2.5.4 Ưu, nhược điểm của hệ thống đánh lửa điện cảm 36 
xii 
 2.6 Hệ thống đánh lửa điện dung 36 
 2.6.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống 
đánh lửa điện dung (CDI- capacitor discharged 
ignition) 
36 
 2.6.2 Ưu, nhược điểm của hệ thống đánh lửa điện 
dung 
37 
 2.7 Sức điện động tự cảm 38 
 Chương 3: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH - MÔ PHỎNG VÀ THỰC 
NGHIỆM HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 
HỖN HỢP ĐIỆN DUNG - ĐIỆN CẢM 
42 
 3.1. Xây dựng mô hình toán cho hệ thống đánh lửa hỗn 
hợp 
42 
 3.1.1 Giới thiệu mô hình đánh lửa hỗn hợp 42 
 3.1.2 Các lý luận xây dựng mô hình tính toán 43 
 3.1.3 Xây dựng mô hình toán của hệ thống đánh lửa hỗn hợp 44 
 3.1.3.1 Các tính toán hệ thống đánh lửa hỗn hợp - giai 
đoạn đánh lửa điện cảm 
44 
 3.1.3.2 Giai đoạn tích lũy năng lượng 45 
 3.1.3.3 Giai đoạn ngắt dòng điện sơ cấp 46 
 3.1.3.4 Đánh giá tần số của i1(t) và V1(t) 48 
 3.1.3.5 Nhận xét 48 
 3.2. Hiệu chỉnh mô hình toán của mạch đánh lửa hỗn hợp 
với các hệ số thực nghiệm 
49 
 3.2.1 Kiểm chứng tính hợp lệ và độ chính xác của mô hình 
toán cho hệ thống đánh lửa hỗn hợp đã xây dựng 
50 
 3.2.2 Đáp ứng dòng điện sơ cấp 𝑖1 và điện áp sơ cấp 𝑉1 thực 
nghiệm 
51 
 3.2.3 Đáp ứng dòng điện sơ cấp 𝑖1 và điện áp sơ cấp 𝑉1 tính 
toán từ mô hình 
52 
xiii 
 3.2.3.1 Đáp ứng tính toán từ mô hình 52 
 3.2.3.2 Đáp ứng tính toán từ mô hình hiệu chỉnh 53 
 3.2.3.3 Đánh giá độ chính xác của mô hình đánh lửa 
hỗn hợp đã xây dựng 
55 
 3.3 Hàm truyền của hệ thống đánh lửa hỗn hợp 56 
 3.4 Khảo sát ảnh hưởng của các thông số trong ... 
đ
iệ
n
 c
ảm
C
á
c
 c
ổ
n
g
 k
ế
t 
n
ố
i 
v
ớ
i 
c
u
ộ
n
 s
ơ
 c
ấ
p
 c
ủ
a
 c
á
c
b
o
-b
in
 1
, 
2
, 
3
,4
T
ín
 h
iệ
u
 I
G
F
 t
ừ
 E
C
U
 đ
ộ
n
g
 c
ơ
T
ín
 h
iệ
u
 I
G
T
 1
-4
từ
 E
C
U
 đ
ộ
n
g
 c
ơ
B
o
b
in
4
B
o
b
in
1
B
o
b
in
3
B
o
b
in
2
82
2.
7k
4,
7k
Ω
T3
M
j 1
00
5
T1
M
j 1
00
5
T2
M
j 1
00
5
131 
----------- 
Bảng 1: Các thông số chính của linh kiện sử dụng trong mạch [64] 
TT 
Tên linh kiện trong 
mạch 
Mã linh 
kiện 
Các thông số chính 
của linh kiện 
1 SCR Q6 TYN 1225 
- ITmax= 25A 
- IGTmax = 40mA 
- VDRM = 1200V 
- Tj= - 400C đến +1250C 
2 Transistor Q1, Q7 C1815 
- ICmax= 150 mA 
- IBmax= 50mA 
- VCEO= 50V 
- hFE= 300 
- Tj= - 400C đến +1250C 
3 Transistor Q2, Q3 A1015 
- ICmax= 150 mA 
- IBmax= 50mA 
- VCEO= -50V 
- hFE= 300, 
- Tj= - 400C đến +1250C 
4 
 Diode: D1, D2, 
D11, D12, D13, 
D14 
1N 4007 
- IFmax= 1A, 
- IFSM (8,3ms)= 30A 
- VRRM=1.000V 
- Tj= -550C đến +1750C 
5 
Diode: D3, D4, D5, 
D6, D7, D8, D9 
1N5408 
- IFmax= 3A, 
- IFSM (8,3ms) = 200A 
- VRRM=1.000V 
- Tj= -550C đến +1500C 
7 
Điện trở R1, R2, R3, 
R4, R5, R6, R7, R8 
Yageo loại 
dán 0805 
Công suất làm việc P= 0,125W 
8 Tụ điện: C1, C2, C3 
105J- 400V 
CBB 
- C= 1 µF 
- V= 400V 
T= -400C đến1000C 
132 
2 Các nội dung cần tính toán 
2.1 Các yêu cầu khi lựa chọn linh kiện 
Để thỏa mãn điều kiện bền cho các linh kiện hoạt động trong mạch. Các yêu cầu 
khi chọn lựa các linh kiện như sau: 
Transistor 
- Điều kiện bão hòa: transistor được dẫn bão hòa khi: IB- thực tế > IB-bh ≥ IC/ hFE 
- Điều kiện bền: transistor thỏa điều kiện bền: IBmax > IB- thực tế, ICmax ≤ IC và điện 
áp làm việc của transistor < điện áp làm việc cực đại VCEO 
SCR 
- Dòng điều khiển: dòng điều khiển của SCR: IGT < IGTmax 
- Điều kiện bền: dòng tải của SCR: IT < ITmax và điện áp ngược đặt lên SCR (điện 
áp tự cảm trên cuộn dây bobine) < VDRM của SCR 
Điện trở 
- Công suất làm việc thực tế của điện trở (tỏa nhiệt) < công suất làm việc cho phép 
Diode 
- Dòng điện qua diode IFSM < IFSM-max, trong thời gian xuất hiện xung nhỏ hơn giá 
trị cho phép. 
Ngoài ra nhiệt độ môi trường làm việc phải nằm trong vùng làm việc theo nhiệt 
độ của các linh kiện (Tj) 
2.2 Tính toán các linh kiện 
2.2.1 Tính toán cho transistor Q2 
Xung điều khiển đánh lửa IGT từ ECU (TOYOTA 1NZ-FE) dạng xung vuông có 
điện áp VIGT= 5V, điện trở ngõ ra có giá trị R0 = 30. Vì vậy, dòng IC-Q2 = (VIGT- 
VD1) / R0 = (5-0,7)/30= 143mA 
Transistor T1, T2, 
T3 
MJ 10005 
- ICmax= 30A 
- IBmax= 5A 
- VCEO= 400V 
- hFE= 200 
- Tj= - 650C đến +2000C 
133 
Điều kiện bão hòa 
- Dòng IB-bh-Q2= IC-Q2/hFE-Q2, hay: IB-bh-Q2= 143/300 = 0,47mA. 
- R3 phải thỏa điều kiện bão hòa IB-Q2- thực tế = (VIGT- VD1)/ R3 > IB-bh-Q2 
Chọn R3 = 4,7k, IB-Q2- thực tế = (5- 0,7)/ 4.700 = 0,91mA > 0,47mA 
- Dòng IB-Q2- thực tế = 0,91mA ≫ IB-bh-Q2 = 0,47mA, đảm bảo Q2 bão hòa sâu 
Điều kiện bền 
- IB-Q2- thực tế= 0,91mA < IB- Q2 max = 50mA 
- IC-Q2 = 143mA ≪ IC-Q2max = 150mA, đảm bảo độ bền cho transistor Q2. 
2.2.2 Tính toán cho transistor Q1 
- Dòng IC-Q1 = IB-Q2 = 0,91mA 
Điều kiện bão hòa 
- Dòng IB-bh-Q1 = IC-Q1 / hFE-Q1= 0,91mA / 300= 3µA 
- R1 phải thỏa điều kiện bão hòa: IB-Q1- thực tế = (VIGT- VQ1)/ R1 > IB-bh-Q1 
Chọn R1= 10kΩ, IB-Q1- thực tế = (5- 0,7)/10.000 = 0,43 µA > 3µA. 
- Dòng IB-Q1- thực tế = 0,43 µA > IB-bh-Q1=3µA, đảm bảo Q1 bảo hòa. 
Điều kiện bền 
- IB-Q1- thực tế= 0,43µA < IB- Q1 max = 50mA 
- Đồng thời, IC-Q1 = 0,91mA < IC-Q1max = 150mA, bảo đảm bền cho transistor Q1 
- R2 và R4 chống dòng rò cho Q1 và Q2 nên chọn 10k. 
2.2.3 Tính toán cho SCR Q6 
- Điện áp nạp tụ C0 (U0) được tính toán như sau: 
 U0 = VR5 – VD1 = VIGT / (1+R0 / R5) - 0,7 = 5 / (1+R0/R5) – 0,7 = 4,2V 
- Với thời gian tích lũy năng lượng trên động cơ TOYOTA 1NZ-FE nhỏ nhất tđ 
=3,5ms, (thời gian nạp đầy tụ = 4R0.C0 = 4.30.10-6 = 120µs) nên bảo đảm điện 
áp nạp tụ đạt giá trị U0= 4,2V. 
Dòng điều khiển SCR 
- Dòng điều khiển SCR: IGT-Q6 = (U0 – UD2 – USCR) / R6 < IGT-Q6max = 40mA 
- Chọn R6 = 82, IGT-Q6 = (U0 – UD2 – USCR) / R6 = (4,2- 0,7-0,7) / 82 ~ 34mA. 
134 
- Theo tính toán trên, dòng kích SCR IGT-Q6 = 34mA < IGT-Q6max = 40mA của SCR. 
Đảm bảo dòng điều khiển cho SCR Q6. 
Điều kiện bền 
- Ngoài ra, dòng điện đi qua SCR Q6: IT = idmax= 21A và có điện áp lớn nhất = V1m 
=195V (trang 67), nên thỏa mãn điều kiện: IT < IT-Q6max = 25A và điện áp ngược 
đặt lên SCR- Q6 ≪ VDRM -Q6 = 1200V nên bảo đảm bền cho SCR Q6. 
 2.2.4 Tính toán cho transistor Q3 
- Dòng IC-Q3 = IGT-Q6 = 34 mA 
Điều kiện bão hòa 
- Dòng IB-bh-Q3 = IC-Q3 / hFE-Q3= 34/ 300 = 0,11 mA 
- R5 phải thỏa điều kiện IB-Q3- thực tế = (U0)/ R5 > IB-bh-Q3 
Chọn R5= 10kΩ, ta được > IB-Q3- thực tế= 4,2 /10.000 = 0,42 mA > 0,11mA 
- Dòng IB-Q3- thực tế= 0,42 mA > IB-bh-Q3= 0,11mA, đảm bảo Q3 bão hòa sâu. 
Điều kiện bền 
- IB-Q3- thực tế = 0,42mA < IB- Q1 max = 50mA 
- IC-Q3 = 34 mA < IC-Q3max= 150m, bảo đảm bền cho transistor Q3. 
2.2.5 Tính toán cho transistor Q7 
- IB-Q7 =(VIGT – VD11 – VQ7)/(R7+R0) 
Điều kiện bão hòa 
- R7 phải thỏa điều kiện bảo hòa IB-Q7- thực tế = (VIGT – VD11– VQ7)/(R7+R0) > IB-bh-
Q7 
Trên động cơ TOYOTA 1NZ-FE, dòng IGF = 120mA = IC-Q7 
- IB-bh-Q7 = IC-Q7/ hFE- Q7= 120mA/ 300= 0,4mA 
Chọn R7 = 2,7k, dòng IB-Q7- thực tế = (5-0,7-0,7)/2.730 = 1,3mA. 
- IB-Q7- thực tế = 1,3mA > IB-bh-Q7 = 0,4 mA, thỏa điều kiện bão hòa 
Điều kiện bền 
- IB-Q7- thực tế =1,3mA ≪ IB-Q7max =150mA. 
- IC-Q7 = 120mA < IC-Q7max =150mA, đảm bảo độ bền cho transistor Q7 
135 
2.2.6 Tính toán cho transistor T1 
Dòng IC- T1= 12,6 / 1,5= 8,4 A (Dòng điện qua điện trở cuộn sơ cấp của bobin 
đánh lửa điện cảm) 
Điều kiện bão hòa 
- IB-bh- T1= IC-T1/ hFE- T1 = 8,4A/ 200= 42mA 
- IB-T1- thực tế = (VIGT – VT1) / R0, hay IB-T1- thực tế = (5 – 1,4) / 30 = 120mA 
- IB-T1- thực tế = 120mA > IB-bh-T1 = 42mA, đảm bảo T1 bão hòa sâu 
Điều kiện bền 
- IB-T1- thực tế =120mA ≪ IB-T1max =5A. 
- IC- T1 =8,4 A ≪ IC- T1- max= 30A, đảm bảo độ bền cho transistor T1 
Bảng 2: So sánh các thông số làm việc của các linh kiện trong mạch 
Từ Bảng 2 ta thấy các thông số làm việc thực tế của transistor, SCR đều thỏa 
mãn các yêu cầu khi lựa chọn linh kiện ở phần 2.1 
2.2.7 Tính toán công suất làm việc thực tế của các điện trở 
 Công suất làm việc thực tế trên điện trở được tính bằng công thức: 
P = I2.R=U2/R=U.I 
Các điện trở trong mạch sử dụng điện trở dán có công suất = 0,125W, công 
suất làm việc thực tế của các điện trở được liệt kê trong Bảng 3. 
Transistor 
Mã linh 
kiện 
Thông số thực tế Thông số nhà sản xuất 
IB- thực tế IC IBmax ICmax 
Q1 C1815 3µA 0,91mA 50mA 150mA 
Q2 A1015 0,91mA 143mA 50mA 150mA 
Q3 A1015 0,42mA 34mA 50mA 150mA 
Q7 C1815 1,3mA 120mA 50mA 150mA 
T1 MJ10005 120mA 8,4 A 5A 30A 
SCR 
Mã linh 
kiện 
IGT IT IGTmax ITmax 
Q6 TYN 1225 34mA 21A 40mA 25A 
136 
Bảng 3: Liệt kê công suất tỏa nhiệt khi làm việc của điện trở 
Từ Bảng 3 cho thấy công suất của các điện trở được chọn (công suất hoạt động 
P = 0.125W) lớn hơn công suất làm việc thực tế. Vì vậy, các điện trở sử dụng trong 
mạch thoả mãn điều kiện làm việc lâu dài. 
2.2.8 Tính toán các diode 
- Dòng điện cực đại tối đa qua các diode D3-D9 có giá trị IF = idmax / 3 = 21/ 3 = 
7A (trong thời gian t = 0,1-0,3ms) [5,38], Như vậy: IF ≪ IFSM= 200A (trong thời 
gian: t= 8,3ms) 
- Các diode: D1, D2 có giá trị IFSM (8,3ms) = 30A lần lượt lớn hơn các giá trị IFSM-
D1 = IC-Q2 = 143mA và IFSM-D2 = IGT-Q6 = 34mA. (trong thời gian tối đa 5,6ms < 
8,3ms) 
- Các diode: D11, D12, D13, D14 có giá trị IFSM (8,3ms) = 30A ≫ IF- D11 = IB-Q7 = 
1,3mA (5,6ms < 8,3ms). 
Các diode trên hoạt động với cưởng độ dòng điện nhỏ hơn rất nhiều so với giá 
trị giá trị dòng điện thuận định mức (IF SM ≪ IFSM max). Vì vậy, có thể bảo đảm các 
diode làm việc lâu dài. 
Điện trở I (mA) U (V) R() P (mW) 
PR1 0,43mA 10k 1,85mW 
PR2 0,7V 10k 0,049mW 
PR3 0,91mA 4,7k 3,9mW 
PR4 0,7V 10k 0,049mW 
PR5 4,2V 10k 1,76mW 
PR6 34mA 82 94,8mW 
PR7 1,3mA 2,7kΩ 4,5mW 
PR8 0,7 3,3k 0,15mW 
137 
3 Nhận xét: 
Các tính toán trên cho thấy việc lựa chọn các linh kiện transistor, SCR, diode, 
điện trở đều thỏa mãn các yêu cầu khi lựa chọn linh kiện ở phần 2.1. Các linh kiện 
trên đều có nhiệt độ làm việc (Tj) thỏa mãn môi trường nhiệt độ cao của khoang động 
cơ (vị trí nóng nhất: 960C). Ngoài ra, hệ thống đánh lửa hỗn hợp điện dung - điện cảm 
làm việc với điện áp 12V, nhỏ hơn giá trị điện áp làm việc tối đa cho phép của linh 
kiện (xem Bảng 1). 
Vì vậy, có thể kết luận các linh kiện trên thỏa mãn điều kiện làm việc lâu dài 
trong mạch. 
 138 
Phụ lục 5 
TRANG THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM 
1 Thiết bị đo điện áp và cường độ dòng điện PICO Automotive oscilloscopes 
4425 
Các thực nghiệm (đo cường độ dòng điện và điện áp) trong luận án, sử dụng 
thiết bị chuyên dụng trên ôtô Picoscope 4425, có 4 kênh đo, giao tiếp với máy tính 
với các đặc điểm chính thể hiện trên Bảng 1. 
Bảng 1: Các thông số của thiết bị đo Automotive oscilloscopes 4425 [65] 
Tên thiết bị: PICO Automotive 
oscilloscopes 4425 [65] 
Thông số Đặc tính 
Băng thông 20 Mhz 
Độ phân giải 12bits 
Cấp chính xác 0,05% 
Tốc độ lấy mẫu 400 Ms/s 
Bộ nhớ đệm 256 MS 
Khoảng đo (full scale) Từ ±50 mV tới ±200 V 
Kết nối Máy tính bàn hay máy tính xách tay sử 
dụng Windows 7, 8 hay 10 
Nguồn cung cấp Cổng USB 
 139 
2 Băng thử công suất AVL Dynoperform 160 [66] 
 Các thực nghiệm xác định moment và công suất của động cơ TOYOTA 1NZ-
FE trong luận án, sử dụng băng thử công suất AVL Dynoperform 160. 
 Băng thử công suất AVL Dynoperform 160 sử dụng nguyên lý dòng điện xoáy 
(eddy current), khi rotor quay mật độ từ trường thay đổi và dòng điện xoáy được gây 
ra trên bề mặt của rotor. Từ trường của dòng điện xoáy sẽ chống lại với từ trường 
sinh ra nó và có tác dụng hãm hoạt động của rotor. Lực phanh tỷ lệ thuận với dòng 
điện kích thích trên stator. Năng lượng phanh sẽ được chuyển thành dạng nhiệt và 
được hấp thụ bởi nước làm mát chảy qua stator [67]. Việc điều khiển tải thông qua 
bộ điều khiển bướm ga Throttle actuator THA 100, việc điều chỉnh và thu thập các 
số liệu về tốc độ động cơ (RPM), momen có ích Me (Nm), công suất có ích Ne (kW) 
được hệ thống hệ thống điều khiển và thu thập dữ liệu AVL EMCOM 400 và AVL 
IndiCOM thực hiện. Các đặc tính chính của băng thử thể hiện trong bảng 5.7. 
Bảng 2: Thông số kỹ thuật của băng thử AVL Dynoperform 160 [66] 
Thông số kỹ thuật Đặc tính 
Công nghệ Eddy current 
Moment tối đa 400 Nm (1.400 - 3.800 RPM) 
Công suất tối đa 160 kW (3.800 -10.000 RPM) 
Số vòng quay lớn nhất 10.000 RPM 
Cấp chính xác khi đo moment 0,2 % FS 
Cấp chính xác của số vòng quay +/- 1 RPM 
 140 
Hình 1: Băng thử công suất AVL Dynoperform160 [66] 
Hình 2: Đặc tính của băng thử công suất AVL Dynoperform 160 [66] 
3 Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu FP7000 model 406 - II 
Lượng tiêu hao nhiên liệu được xác định bằng phép cân trực tiếp thông qua thiết 
bị cân FP7000 model 406 - II của hãng fillon Pichon. Thiết bị cho phép đo lượng tiêu 
hao nhiên liệu, cho phép cập nhật số liệu liên tục 6 lần/ giây và có cấp chính xác 0,1 
gram. Các thông số chính của thiết bị được mô tả trong bảng 5.8. 
 141 
Hình 3: Thiết bị cân FP7000 model 406 –II của hãng Fillon Pichon [68] 
Bảng 3: Đặc tính của thiết bị cân FP7000 model 406 –II (Fillon Pichon)[68] 
Thông số Đặc tính 
Phạm vi cân 0 – 7.000 grams (7kg) 
Sai số 0,1 gram 
Thời gian ổn định < 1,5 giây 
Tốc độ cập nhật 6 lần/s 
4 Máy phân tích khí thải [69] 
 Đánh giá phát thải của động cơ xăng thông qua thành phần khí thải của động cơ 
như CO (% vol), HC (ppm). Thiết bị HG-520 của hãng HESHBON- HG-520 được 
sử dụng trong thực nghiệm, có chức năng xác định và hiển thị thành phần Cacbon 
oxide (CO) và Hydrocacbon (HC) có trong khí thải của động cơ [58]. Thành phần 
CO được xác định bằng bộ phân tích hồng ngoại không tán sắc (NDIR- Nondispersive 
infrared analyser) [69,70], thành phần HC (hydrocarbon) được xác định bằng bộ dò 
ngọn lửa ion hóa (FID- Flame ionization detector) [69- 72]. Các thông số chính của 
thiết bị được thể hiện trong bảng 4. 
 Màn hình 
 Mặt kính bảo vệ 
 Mặt cân 
 Đế cân 
 142 
Hình 4: Thiết bị phân tích khí thải HG-520 của hãng HESHBON - Hàn Quốc [69] 
Bảng 4: Các thông số của thiết bị đo khí thải HG-520 của hãng HESHBON [69] 
Thông số Phạm vi 
CO 0,00 – 9,99 % 
CO2 0,0 – 20,0 % 
HC 0 – 9.999 ppm 
Hệ số Lamda 0 – 2 
AFR 0,0 – 99,0 
Nhiệt độ hoạt động 0 – 400C 
Nguồn điện hoạt động AC220V 50/60Hz 
 Cấp chính xác của thiết bị đo khí thải phù hợp với TCVN 6208:2014 (ISO 
3930:2009) về dụng cụ đo chất phát thải động cơ [73]. 
143 
CÁC KẾT QUẢ ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 
1. Am Do Quoc, Dung Do Van, Le Khanh Diem, Tan Le Khanh. An Application 
of hybrid method for improving of ignition system in small power explosion 
engine. International conference on advances in civil, structural and 
mechnical engineering, 21-22 February, 2015, pp. 31. 
2. Đỗ Quốc Ấm, Đỗ Văn Dũng, Lê Khánh Tân. Nghiên cứu mô hình đánh lửa 
hybrid. Hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí Thành phố Hồ 
Chí Minh, 6-11-2015, tr. 411. 
3. Đo Van Dung, Do Quoc Am, Nguyen Tan Ngoc. Effects of Resistance, 
Capacitance and Self-Inductance on Accumulated Energy in the Hybrid 
Ignition system. International conference on system science and engineeing 
Hochiminh city, July 21-23rd/2017, pp.349. 
4. Do Quoc Am, Đo Van Dung, Nguyen Tan Ngoc. Estimation of the 
Accumulated Energy in the Hybrid Ignition System.International conference 
on green technology and sustainable development Hochiminh city, November 
23rd–24th, 2018, pp.201. 
5. Đinh Tấn Ngọc, Đỗ Văn Dũng. Đỗ quốc Ấm. Nghiên cứu, đánh giá một số 
phương pháp mới đo tốc độ động cơ. Tạp chí khoa học và giáo dục kỹ thuật 
trường ĐHSPKT. TPHCM, số 30, tháng 11-2014. 
6. Đỗ quốc Ấm, Đỗ Văn Dũng, Phan Nguyễn Quí Tâm, Lê Khánh Tân. Tính 
toán sức điện động tự cảm trên hệ thống đánh lửa lai. Tạp chí khoa học và giáo 
dục kỹ thuật trường ĐHSPKT.TPHCM, số 32, tháng 4- 2015. 
7. Phan Nguyễn Quí Tâm, Đỗ Văn Dũng, Đỗ quốc Ấm, Nguyễn Bá Hải. Nghiên 
cứu, thi công hệ thống tích lũy năng lượng điện dạng cảm kháng trên ô tô. Tạp 
chí khoa học và giáo dục kỹ thuật trường ĐHSPKT. TPHCM, số 32, tháng 4 
– 2015. 
8. Do Quoc Am, Đo Van Dung, Nguyen Tan Ngoc. Effects of capacitor onthe 
hybrid ignition system. Journal of Applied Mechanics and Materials (ISSN 
144 
print 1660-9336 and ISSN web 1662-7482) SWITZERLAND, Mar 06th , 
2019. 
9. Đỗ Quốc Ấm, Đỗ Văn Dũng, Nguyễn Tấn Ngọc. Phân tích quá trình đánh lửa 
điện dung trên hệ thống đánh lửa lai hỗn hợp điện dung - điện cảm. Tạp chí 
khoa học và giáo dục kỹ thuật trường ĐHSPKT. TPHCM, số 57, 2020.