6. Kết cấu luận văn
2.2.1. Cỏc nhõn tố ảnh hưởng đến chất lượng đỏnh lửa
2.2.1.1.Thời điểm đỏnh lửa
Thời điểm đỏnh lửa cú ảnh hưởng đến chất lượng đỏnh lửa. Thời điểm đỏnh lửa bao gồm: đỏnh lửa sớm và đỏnh lửa muộn.
Gúc đỏnh lửa sớm được tớnh từ thời điểm bắt đầu bật tia lửa điện cho tới khi pittụng đến ĐCT, nú ảnh hưởng đến tớnh kịp thời của quỏ trỡnh chỏy. Nếu bật tia lửa điện sớm quỏ thỡ hũa khớ bốc chỏy ở trước ĐCT đẫn đến ỏp suất tăng lờn quỏ sớm, làm ỏp suất lớn nhất khi chỏy và làm cho cụng tiờu hao cho quỏ trỡnh chỏy tăng lờn, nhiệt độ tăng theo làm tăng khuynh hướng kớch nổ hũa khớ.
b) Gúc đỏnh lửa muộn
Đỏnh lửa quỏ muộn làm cho quỏ trỡnh chỏy của hũa khớ kộo dài sang gión nở. Áp suất và nhiệt độ cao nhất khi chỏy đều giảm kộo theo cụng suất của động cơ giảm. Hơn nữa, do thời gian chỏy kộo dài làm tăng tổn thất nhiệt truyền qua thành xilanh và nhiệt độ khớ xả tăng làm giảm hiệu suất của động cơ.
Như vậy, thời điềm đỏnh lửa quỏ sớm hoặc quỏ muộn đều ảnh hưởng xấu đến chất lượng đỏnh lửa làm quỏ trỡnh chỏy khụng hoàn hảo, ảnh hưởng đến tớnh năng động cơ.
2.2.1.2. Cường độ đỏnh lửa
Để quỏ trỡnh chỏy được thực hiện bỡnh thường cần đảm bảo tia lửa điện xuất hiện ở khe hở buzi cú đủ năng lượng để chõm chỏy hũa khớ. Trong hệ thống đỏnh lửa truyền thống, tia lửa điện tạo ra nhờ cặp tiếp điểm cắt dũng điện sơ cấp trong bụbil đỏnh lửa để tạo ra dũng điện cảm ứng cao ỏp ở cuộn dõy thứ cấp làm xuất hiện tia lửa điện hồ quang giữa hai cực của buzi. Điện thế của dũng điện thứ cấp cần cú khoảng 10ữ15 KV. Nhưng điện thế lại phụ thuộc nhiều vào tốc độ động cơ, khi tăng tốc độ động cơ thời gian đúng cỏc tiếp điểm bị rỳt ngắn làm giảm cường độ của dũng sơ cấp nờn khi mở tiếp điểm điện thế của dũng thứ cấp và cường độ của tia lửa hồ quang yếu, thậm chớ khụng xuất hiện tia lửa điện ở buzi gõy bỏ nổ ở tốc độ lớn làm tớch muội than ở hai cực buzi. Ngoài ra, khi đúng và mở tiếp điểm thường xuyờn xuất
hiện tia lửa điện hồ quang dẫn đến hậu quả cú thể làm chỏy tiếp điểm gõy tăng điện trở làm giảm dũng sơ cấp. Cỏc hiện tượng đú làm cho động cơ khú khởi động.
Bờn cạnh đú, khoảng cỏch giữa cỏc điện cực buzi và vị trớ tõm lửa cũng ảnh hưởng đến chất lượng đỏnh lửa. Khoảng cỏch giữa cỏc điện cực buzi phải nằm trong một giới hạn nhất định. Khoảng cỏch giữa cỏc điện cực cần đủ lớn để tia lửa điện tỏc động trong vựng thể tớch lớn và dẫn đến đốt chỏy chắc chắn hỗn hợp đảm bảo cho động cơ hoạt động tốt. Mặt khỏc, khoảng cỏch giữa cỏc điện cực cần chọn nhỏ sao cho trong cỏc trường hợp khụng thuận lợi: hỗn hợp nghốo, đỏnh lửa sớm, đỏnh lửa muộn… thỡ buzi vẫn cú thể đỏnh lửa với năng lượng đó cho. Để buzi đỏnh lửa thỡ điện ỏp đặt vào hai cực của buzi ấy phải làm cho buzi sinh ra tia lửa điện, điện ỏp này tạo ra điện trường cú cường độ đủ mạnh để iụn húa lớp khụng khớ giữa hai cực buzi và sinh ra tia lửa điện. Đồng thời, nhiệt độ phần đầu của sứ cỏch điện cũng ảnh hưởng khụng nhỏ tới chất lượng đỏnh lửa. Thực nghiệm chứng tỏ rằng: nhiệt độ phần đầu của sứ cỏch điện phải nằm trong phạm vi (580ữ 850ºC) thỡ động cơ mới hoạt động được bỡnh thường. Vỡ thấp hơn 580ºC sẽ dễ gõy tớch muội than trờn cực buzi làm đoản mạch, gõy hiện tượng bỏ lửa (khụng cú tia lửa điện). Ngược lại, nếu nhiệt độ đú lớn hơn 850ºC sẽ làm cho cực buzi trở thành điểm núng rực gõy đỏnh lửa bề mặt, làm chỏy cực buzi, phỏ vỡ lớp sứ cỏch điện. Vị trớ đặt buzi trong buồng chỏy gõy ảnh hưởng lớn tới khuynh hướng gõy kớch nổ, khoảng cỏch từ tõm lửa đến khu vực xa nhất của buồng chỏy (hành trỡnh màng lửa) càng dài thỡ khuynh hướng kớch nổ càng lớn. Nếu đặt buzi gần sỏt xupap nạp xa xupap thải làm tăng khả năng nõng cao nhiệt độ của khối hũa khớ ở cuối hành trỡnh màng lửa, do nhiệt độ lớn của xupỏp xả gõy ra vỡ vậy làm tăng tớnh kớch nổ. Do vậy, cần phải đặt buzi sỏt với khu vực giữa của buồng chỏy và
gần bộ phận núng nhất của buồng chỏy để làm giảm hành trỡnh màng lửa làm giảm khuynh hướng gõy kớch nổ.
Như vậy, chất lượng đỏnh lửa phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: gúc đỏnh lửa, khoảng cỏch giữa hai điện cực của buzi, cường độ điện trường… Bởi vậy, nếu một trong cỏc yếu tố này hoạt dộng khụng bỡnh thường hay khụng phự hợp với yờu cầu của động cơ sẽ làm chất lượng đỏnh lửa bị giảm sỳt, hiệu suất của động cơ giảm, tớnh kinh tế giảm theo. Vỡ vậy, yờu cầu đặt ra đũi hỏi cỏc nhà sản xuất là: phải làm thế nào để cải thiện chất lượng đỏnh lửa để nõng cao hiệu suất cho động cơ chõm chỏy cưỡng bức.
2.2.2. Một số giải phỏp cải thiện chất lượng đỏnh lửa nhằm nõng cao hiệu suất nhiệt trong động cơ chõm chỏy cưỡng bức suất nhiệt trong động cơ chõm chỏy cưỡng bức
Để cải thiện chất luợng đỏnh lửa trước hết hệ thống đỏnh lửa cần phải hoạt động tốt trong điều kiện bỡnh thường: cần tạo ra được tia lửa đủ mạnh, thời điểm đỏnh lửa phải chớnh xỏc và hệ thống đỏnh lửa phải cần đảm bảo cú đủ độ bền, đủ độ tin cậy để chịu đựng cỏc tỏc động như rung động, va đập, sự biến đổi nhiệt của động cơ.
Với hệ thống đỏnh lửa truyền thống sử dụng nguồn là acqui thỡ dũng sơ cấp và thời điểm đỏnh lửa được điều khiển bằng cơ, dũng sơ cấp của bụbil được điều khiền cho chạy ngắt quóng qua tiếp điểm của vớt lửa, tuy nhiờn trong quỏ trỡnh hoạt động lõu ngày cỏc tiếp điểm bị chỏy mũn trong suốt thời gian hoạt động bỡnh thường làm thay đổi khe hở tiếp điểm, kết quả là đỏnh lửa sai thời điểm và nhiờn liệu chỏy khụng hoàn hảo. Để tự động điều chỉnh gúc đỏnh lửa sớm trờn hệ thống đỏnh lửa truyền thống, người ta thường cú hai cỏch điều chỉnh gúc đỏnh lửa: điều chỉnh ly tõm phụ thuộc tần số quay và điều chỉnh chõn khụng phụ thuộc tải trọng.
Bộ điều chỉnh li tõm
1. tấm nhựa; 2. cam; 3. đường lăn; 4. trọng vật; 5. trục chia điện.
Nú sử dụng một cặp đối trọng (quả văng) gắn với trục quay của bộ chia điện, hai quả văng được gắn vào hai cạnh dưới của trục và cú một thanh nối với phớa trờn trục nơi đặt cam chia điện, quả văng gắn vào thõn trục bộ chia điện như hai chiếc loxo. Khi trục quay nhanh quả văng sẽ quay theo và tạo một lực li tõm như một loxo ỏp lực, trục càng quay nhanh quả văng văng ra càng nhiều nhờ đú cam cũng quay so với trục bộ chia điện một gúc θ và thời điểm đỏnh lửa được điều chỉnh sớm hơn một gúc θ.
Chỉnh chõn khụng
Do sự thay đổi mỏ vớt với thõn bộ chia điện. Một động cơ luụn tạo ra chõn khụng trong quỏ trỡnh vận hành khi bướm ga đúng. Số đo để điều chỉnh là độ chõn khụng ở ống nạp gần van tiết lưu, chõn khụng được dẫn đến hai hộp màng, chỉnh chõn khụng sử dụng màng chắn chõn khụng được nối bằng thanh liờn kết cú thể làm chuyển động chiếc đĩa mà cú vớt ở trờn, bằng cỏch gửi chõn khụng đến màng chắn chõn khụng thời điểm đỏnh lửa sẽ được hiệu chỉnh. Điều chỉnh chõn khụng gồm hai chức năng: chức năng điều chỉnh sớm và chức năng điều chỉnh muộn.
Chức năng điều chỉnh sớm: Khi tải trọng càng nhỏ thỡ hỗn hợp càng phải đốt sớm do chỏy chậm hơn. Phần khớ cũn sút lại trong buồng đốt tăng
lờn làm cho hỗn hợp nghốo đi khi đú độ chõn khụng được lấy ở phớa sau van tiết lưu mở.Với việc giảm tải trọng độ chõn khụng ở hộp màng “sớm” tăng và tỏc động của màng đưa thanh kộo làm xoay tấm ngắt ngược với chiều xoay của trục chia điện và thời điểm đỏnh lửa được điều chỉnh sớm.
Điều chỉnh chõn khụng
a-khe hở điều chỉnh sớm; b-khe hở điều chỉnh muộn
1-chia điện; 2 Tấm ngắt; 3- màng; 4- hộp muộn;
5- hộp sớm; 6- hộp chõn khụng; 7- van tiết lưu
Chức năng điều chỉnh muộn: Độ chõn khụng ở đường ống nạp trong trường hợp này được lấy ở van tiết lưu đúng. Nhờ dạng vành khăn của hộp màng “muộn”, thời điểm đốt ở cỏc trạng thỏi xỏc định của động cơ được đưa về chế độ cải thiện khớ xả và thời điểm đỏnh lửa được điều chỉnh muộn đi, việc điều chỉnh gúc đỏnh lửa nhằm đảm bảo cho thời điểm đỏnh lửa chớnh xỏc.
Hệ thống đỏnh lửa quỏ sớm hoặc quỏ muộn đều gõy ảnh hưởng khụng tốt tới quỏ trỡnh chỏy, người ta thường dựng gúc đỏnh lửa sớm làm căn cứ đo thời điểm đỏnh lửa. Gúc đỏnh lửa sớm θ do thực nghiệm xỏc định thường cú trị số:
Đú là gúc đỏnh lửa sớm hợp lớ, ỏp suất và nhiệt độ chỏy cao nhất xuất hiện sau ĐCT khoảng 10 ữ 15º, quỏ trỡnh chỏy tương đối kịp thời, nhiệt lượng được lợi dụng tốt nờn cụng suất và hiệu suất của động cơ cao nhất. Đồng thời, tốc độ tăng ỏp suất cũng như ỏp suất cực đại khi chỏy đều khụng quỏ lớn. Khi đú ta thu được gúc đỏnh lửa tối ưu, điều chỉnh đến gúc đỏnh lửa tối ưu tương ứng buzi đỏnh lửa vào thời điểm thớch hợp. Thực nghiệm xỏc định gúc đỏnh lửa bằng cỏnh xõy dựng đặc tớnh điều chỉnh gúc đỏnh lửa sớm θ thể hiện sự biến thiờn của cụng suất và suất tiờu hao nhiờn liệu theo gúc đỏnh lửa sớm khi cho động cơ hoạt động ở một tốc độ và vị trớ mở của bướm ga. Khi thay đổi gúc đỏnh lửa sớm θ, với mỗi θ, ta xỏc định được cụng suất Ne và suất tiờu hao nhiờn liệu g e. Từ đú xõy dựng cỏc đường cong từ biểu thức: g e = F (θ), Ne= F (θ) và thu được đặc tớnh điều chỉnh θ và điều chỉnh θ bằng thủ cụng.
Đặc tớnh điều chỉnh gúc đỏnh lửa sớm.
Trong động cơ sử dụng hệ thống đỏnh lửa truyền thống người ta cú thể cải thiện chất lượng đỏnh lửa bằng một số giải phỏp trờn. Tuy nhiờn, việc điều chỉnh thời điểm đỏnh lửa bằng cỏc giải phỏp đú chỉ mang tớnh chất tạm thời hay chỉ làm cho động cơ hoạt động tốt trong một thời gian nhất định nào đú rồi lại phải điều chỉnh lại. Do đú, một vấn đề cấp thiết đặt ra phải cú giải phỏp nào đú để khắc phục nhược điểm của hệ thống đỏnh lửa cơ để nõng cao chất lượng đỏnh lửa cũng như tuổi thọ của hệ thống và người ta đó sử dụng hệ thống đỏnh lửa điện tử với nhiều ưu điểm: khắc phục hoàn toàn hiện tượng bỏ lửa ở tốc độ cao, bằng việc thay thế hệ thống đỏnh lửa thụng thường dựng nguồn một chiều bằng hệ thống đỏnh lửa điện tử dựng nguồn xoay chiều, hệ thống đỏnh lửa điện tử cú tiếp điểm sử dụng thiết bị bỏn dẫn transistor để điều khiển tiếp điểm đỏnh lửa đem lại thời điểm đỏnh lửa chớnh xỏc, dựng để trang bị lại ở cỏc hệ thống đỏnh lửa truyền thống phần nào đó cải thiện được hiệu suất của động cơ.
Cựng với sự phỏt triển khụng ngừng của ngành kĩ thuật điện tử thỡ hệ thống đỏnh lửa điện tử cũng được cải thiện và từng bước hoàn thiện. Sự ra đời của hệ thống đỏnh lửa điện tử khụng tiếp điểm với nhiều ưu điểm đó thay thế hệ thống đỏnh lửa điều khiển tiếp điểm: bằng việc thay thế bộ ngắt tỏc động cam là một bộ xung dễ điều khiển khụng tiếp điểm dũng sơ cấp của cuộn dõy đỏnh lửa thỡ hệ thống đỏnh lửa điện tử khụng tiếp điểm điều chỉnh thời điểm đỏnh lửa cú thể chủ động chớnh xỏc đối với cỏc chế độ làm việc của động cơ. Trong hệ thống đỏnh lửa điện tử khụng tiếp điểm bộ chia điện cú thể sử dụng bộ phỏt xung cảm ứng Hall hoặc phỏt xung cảm ứng.
1. nam chõm vĩnh cửu; 2. cuộn dõy cảm ứng và lừi; 3. khe hở khụng khớ; 4. đĩa phỏt xung.
Nguyờn lớ cảm ứng: Bộ phỏt xung cảm ứng là một mỏy phỏt xoay chiều kớch thớch vĩnh cửu cấu tạo từ roto và stato. Số răng hoặc đỉnh tương ứng với số xilanh của động cơ, tần số của điện ỏp xoay chiều tạo ra phụ thuộc vào tần số quay của động cơ, điện ỏp xoay chiều được đưa đến và sử lớ ở thiết bị ngắt điện tử và sử dụng để điều khiển đỏnh lửa.
Sơ đồ cấu tạo cảm biến Hall
Sơ đồ cấu tạo Delco với cảm biến hall
Nguyờn lớ Hall: Bộ phỏt xung này sử dụng hiệu ứng Hall trong một lớp bỏn dẫn, nhờ từ trường phụ thuộc tần số quay tạo ra cỏc xung điện ỏp đưa đến bộ ngắt điện tử để đúng và ngắt dũng sơ cấp. Cỏc bộ phỏt xung cú ưu thế rừ ràng so với cỏc bộ ngắt cơ học: làm việc khụng mũn, thời điểm đỏnh lửa cú thể chủ động, chớnh xỏc với cỏc chế độ làm việc của động cơ.
Cỏc bộ ngắt điện tử được sử dụng trong cỏc hệ thống đỏnh lửa bỏn dẫn hiện nay sử dụng gần như khụng cú ngoaị lệ một giới hạn dũng sơ cấp và một
điều chỉnh gúc đúng (giới hạn dũng sơ cấp để bảo vệ cuộn dõy đỏnh lửa và cấp cuối cựng), bộ ngắt điện tử nối với một cuộn dõy đỏnh lửa điện trở sơ cấp nhỏ, nú đảm nhận trong trường hợp khởi động một dũng điện lớn ở điện ỏp acqui thấp nhờ đú cú thể loại bỏ điện trở trước cuộn dõy và cầu khởi động, điều chỉnh gúc đúng đảm bảo để cho sự chỉnh dũng ở vựng điều chỉnh chỉ hoạt động ngắn đến mức cú thể giỳp cho cụng suất hao tổn trong bộ ngắt nhỏ nhất. Ngoài ra, điều chỉnh gúc đúng cũn cú tỏc dụng làm đều dao động điện ỏp acqui và cỏc hiệu ứng nhiệt độ của cuộn dõy đỏnh lửa.
Ở cỏc thiết bị ngắt Transistor sử dụng kĩ thuật hỗn hợp cỏc phần tử bỏn dẫn và tụ được nối mạch thống nhất ở dạng chip và lắp ghộp trờn mảng gọn nhẹ. Trong hệ thống đỏnh lửa bỏn dẫn, cuộn dõy đỏnh lửa cho phộp dũng sơ cấp lớn hơn so với dũng sơ cấp ở cuộn dõy đỏnh lửa trờn hệ thống đỏnh lửa thụng thường và cú thể đúng mạch bằng điện tử phụ thuộc điện ỏp acqui và tần số quay đỳng để sử dụng hoàn toàn năng lượng ở thời điểm đỏnh lửa.
Ở hệ thống đỏnh lửa điện tử cú sự tớnh toỏn điện tử về thời điểm đỏnh lửa, ở đõy trường đặc tớnh đỏnh lửa tối ưu thay thế cỏc trường đặc tớnh li tõm và chõn khụng của bộ chia điện, nhờ đú mà hũa khớ chỏy đạt hiệu suất cao làm cho hiệu suất và cụng suất của động cơ đươc cải thiện.
Sự phỏt triển khụng ngừng của khoa học và cụng nghệ đem lại những ứng dụng to lớn với nhiều lĩnh vực của đời sống, ngày nay hệ thống đỏnh lửa cơ (cú bộ chia điện) đó được cải cải tiến thành hệ thống đỏnh lửa điện tử nguyờn khối hoàn hảo và khụng cú bộ chia điện, hệ thống này hoàn toàn được điều khiển bởi một mỏy tớnh. Hệ thống đỏnh lửa sử dụng mỏy tớnh đem lại chế độ đỏnh lửa lý tưởng phự hợp với mọi điều kiện hoạt động của động cơ, ECM xỏc định thời điểm đỏnh lửa dựa vào cỏc tớn hiệu từ cỏc cảm biến, trong bộ nhớ của ECM cú lưu thời điểm đỏnh lửa phự hợp cho từng điều kiện hoạt động của động cơ. Tớn hiệu thời điểm đỏnh lửa bao gồm tớn hiệu đầu vào và
tớn hiệu đầu ra, căn cứ vào tớn hiệu đầu vào ECM sẽ gửi tớn hiệu đỏnh lửa đến