6. Kết cấu luận văn
2.2.2. Một số giải phỏp cải thiện chất lượng đỏnh lửa nhằm nõng cao hiệu suất
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 transistor để cắt mass của cuộn sơ cấp, từ đú sinh ra dũng điện cú điện ỏp cao ở cuộn thứ cấp, điện ỏp này gửi đến buzi và phỏt sinh tia lửa điện.
Thời điểm đỏnh lửa sớm thay đổi phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, để cú được thời điểm đỏnh lửa tối ưu nhất, trong bộ nhớ của ECM cú lưu trữ một ngõn hàng dữ liệu về thời điểm đỏnh lửa phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể của động cơ. Thời điểm đỏnh lửa phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể: Phụ thuộc tốc độ, tải động cơ, nhiệt độ nước làm mỏt và độ mở của bướm giú, đồng thời ECM cũng sử dụng tớn hiệu từ cảm biến kớch nổ như một tớn hiệu phản hồi để hiệu chỉnh lại thời điểm đỏnh lửa cho phự hợp: ECM đẩy sớm thời điểm đỏnh lửa khi động cơ nguội, và ECM đẩy muộn thời điểm đỏnh lửa khi động cơ bị quỏ nhiệt, ECM xỏc định gúc đỏnh lửa sớm cơ sở dựa trờn tốc độ và tải trọng động cơ (khối lượng dũng khớ nạp). Ngoài ra, cú rất nhiều tớn hiệu khỏc ảnh hưởng đến gúc đỏnh lửa
VD: khi bật cụng tắc điều hũa sẽ đẩy sớm gúc đỏnh lửa.
Hiệu chỉnh theo nhiệt độ nước làm mỏt: Để cải thiện tớnh năng hoạt động của động cơ, khi động cơ nguội thời điểm đỏnh lửa được đẩy sớm. ECM cũng xem xột tớn hiệu khối lượng dũng khớ nạp và chế độ chạy khụng tải để xỏc định gúc đẩy sớm.
Ngoài ra, khi ECM nhận được tớn hiệu giàu nhiờn liệu nú sẽ giảm nhiờn liệu phun cho phự hợp trỏnh lóng phớ. Khi giảm nhiờn liệu động cơ cú xu
thế bị yếu một chỳt để ngăn cản hiệu ứng này, ECM sẽ đẩy sớm gúc đỏnh lửa khi giảm nhiờn liệu. Do đú động cơ sẽ chạy ổn định hơn.
Hiệu chỉnh khi sang số: Khi động cơ sang số, ECM sẽ đẩy muộn gúc đỏnh lửa để giảm mụmen xoắn động cơ và giảm súc khi sang số.
Hiệu chỉnh với cỏc số khụng tải khỏc nhau: đối với động cơ cú nhiều chế độ chạy khụng tải khỏc nhau như khi mỏy nguội, khi bật điều hũa… Tại cỏc chế độ chạy khụng tải mà động cơ chạy tải lớn hơn, ECM sẽ điều chỉnh thời điểm đỏnh lửa cho phự hợp với từng chế độ khụng tải.
Hỡnh vẽ thể hiện gúc hiệu chỉnh thay đổi theo nhiệt độ nước làm mỏt tăng giảm
Nhiệt độ nước làm mỏt ( C) Thời gian
Khi nhiệt độ nước làm mỏt đạt tới mức ngưỡng quỏ nhiệt, nếu động cơ đang ở chế độ khụng tải thỡ ECM sẽ đẩy sớm thời điểm đỏnh lửa để trỏnh quỏ nhiệt. Khi động đang ở chế độ tải thường, ECM sẽ đẩy muộn thời điểm đỏnh lửa để chống kớch nổ. Với động cơ cú cảm biến kớch nổ, hệ thống sẽ điều khiển kớch nổ theo vũng kớn sao cho động cơ luụn hoạt động ở ngưỡng kớch nổ và đạt hiệu suất cao nhất. Nếu cảm biến cú tớn hiệu kớch nổ thỡ ECM sẽ đẩy muộn thời điểm đỏnh lửa để ngăn hiện tượng kớch nổ. Khi hết kớch nổ, ECM lại dẫn từng bước đẩy sớm thời điểm đỏnh lửa cho đến khi xuất hiện kớch nổ, vũng điều khiển này liờn tục được lặp lại.
Như vậy, hệ thống đỏnh lửa sử dụng mỏy tớnh với đỏnh lửa sớm điện tử, mụdul đỏnh lửa và ECM làm việc cựng với nhau để điều khiển thời điểm đỏnh lửa, bộ ECM xỏc định thời điểm đỏnh lửa dựa vào cỏc tớn hiệu từ cỏc cảm biến: cảm biến nhiệt độ nước, cảm biến nhiệt độ khớ nạp, cảm biến vị trớ bướm ga… và điều chỉnh thời điểm đỏnh lửa cho phự hợp đem lại hiệu quả và độ tin cậy cao cho hệ thống.
Đụi khi mỏy tớnh động cơ hoặc phần khỏc sai hỏng trong hệ thống đỏnh lửa cơ điện tử cú thể làm cho động cơ đi vào hoạt động tới hạn. Lỳc này, modul đỏnh lửa chỉ sử dụng tớn hiệu từ bộ kớch phỏt sơ cấp trong bộ chia điện để làm hở và đúng mạch sơ cấp.
Qua một loạt cỏc giải phỏp khắc phục nhược điểm của hệ thống đỏnh lửa truyền thống thỡ hệ thống đỏnh lửa điều khiển điện tử chứa nhiều ưu điểm đó khắc phục hoàn toàn hiện tượng bỏ lửa ở tốc độ cao. Đồng thời, nú điều chỉnh thời điểm đỏnh lửa phự hợp, hiệu chỉnh lượng nhiờn liệu phun phự hợp tải trọng và tốc độ động cơ, trỏnh lóng phớ, đem lại hiệu quả kinh tế cao. Như vậy với hệ thống đỏnh lửa điều khiển điện tử thỡ chắc chắn hệ thống đỏnh lửa được hoàn thiện hơn và việc đỏnh lửa đỳng thời điểm với cường độ phự hợp thỡ quỏ trỡnh chỏy nhất định hoàn hảo hơn, chất lượng đỏnh lửa được cải thiện, hiệu suất và cụng suất động cơ được nõng cao.
KẾT LUẬN
Vỡ đõy là lần đầu tiờn làm quen với phương phỏp nghiờn cứu khoa học và thời gian cũn nhiều hạn chế nờn khoỏ luận khụng trỏnh khỏi những sai sút nhất định. Nhưng về cơ bản tụi đó hoàn thành nhiệm vụ đó đặt ra:
+ Trỡnh bày kĩ cỏc quỏ trỡnh chỏy của động cơ xăng
+ Nờu ra cỏc nhõn tố ảnh hưởng đến quỏ trỡnh chỏy của động cơ chõm chỏy cưỡng bức.
+ Nờu được tầm quan trọng và đưa ra một số giải phỏp về việc cải thiện