2.1 Các chu trình và các hệ thống trong động cơ
2.1.3Nghiên cứu ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm
Hình 2.16. [29] trình bày 3 đồ thị cơng của một động cơ ứng với ba vị trí góc đánh lửa khác nhau.
Nếu bugi đánh lửa quá muộn thì quá trình cháy sẽ kéo dài trên hành trình giãn nở vì nhiên liệu bốc cháy trong điều kiện không gian công tác của xylanh tăng và tác dụng của vận động rối yếu dần (đường 3). Tốc độ tăng áp suất trung bình wtbvà áp suất cháy cực đại pz có trị số nhỏ. Bugi đánh lửa quá sớm (đường 1) làm cho quá trình cháy diễn ra khi piston đang đi lên ĐCT làm tốn công nén, đồng thời áp suất lớn nhất cũng nhỏ. Đ ường 2 là q trình cháy khi góc đánh lửa sớm hợp lí. Để thu đ ược cơng chu trình lớn nhất cần phải đánh lửa đốt cháy hồ khí tr ước khi piston tới ĐCT. Làm nh ư vậy để quá trình cháy diễn ra nhanh hơn và kết thúc sớm hơn, áp suất cháy cực đại xuất hiện ở gần ĐCT, diện tích đồ thị cơng sẽ lớn hơn. Tuy nhiên nếu góc đánh lửa q lớn thì hậu quả của nó sẽ giống nh ư tr ường hợp có cháy sớm và sẽ làm tăng khả năng cháy kích nổ do áp suất và nhiệt độ trong xylanh tăng. Góc đánh lửa sớm có trị số tối ưu khi ở đó một số chỉ ti êu kinh tế kỹ
thuật quan trọng của động cơ đạt giá trị cao nhất đồng thời đảm bảo khơng có cháy kích nổ ngay cả khi động cơ làm việc ở chế độ tồn tải. Góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc vào các thông số như: tỷ số nén, thành phần hỗn hợp cháy, nhiệt độ khí nạp... Nó được xác định bằng thực nghiệm.
Góc đánh lửa sớm θ có ảnh hưởng rất lớn tới tính kịp thời của q trình cháy. Giá trị tốt nhất của θ phụ thuộc vào tính chất nhiên liệu, tốc độ và phụ tải của động cơ, ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm θ đến tính kịp thời của q trình cháy được thể hiện trên Hình 2.16[29].
Đồ thị cơng d, được xác định khi θ = 39˚, do bật tia lửa điện sớm quá nên phần hịa khí được bốc cháy ở trước điểm chết trên, không những làm cho áp suất trong xilanh tăng lên quá sớm, mà còn làm tăng áp suất lớn nhất khi cháy, như vậy đã làm tăng phần cơng tiêu hao cho q trình nén và làm giảm diện tích đồ thị cơng.
Hình 2.17 Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm tới q trình cháy
Đồng thời do đánh lửa q sớm làm cho nhiệt độ của số hịa khí ở khu vực cuối của hành trình màng lửa tăng cao, qua đó làm tăng khuynh hướng kích nổ của thành phần hịa khí.
Trong thời gian sử dụng động cơ, nếu xảy ra kích nổ có thể điều chỉnh góc đánh lửa muộn một chút để loại trừ kích nổ. Đồ thị cơng a, được xác định khi góc θ = 0˚, do đánh lửa quá muộn nên quá trình cháy kéo dài sang quá trình giản nở. Áp suất và nhiệt độ cao nhất khi cháy đều giảm nên đã làm giảm diện tích đồ thị cơng và giảm cơng suất động cơ. Đồng thời do kéo dài thời gian cháy, đã làm tăng tổn thất nhiệt truyền qua thành xilanh, tăng nhiệt độ khí xả và nhiệt độ khí xã mang theo, do đó giảm hiệu suất động cơ. Đồ thị công c, được xác định khi góc θ = 26˚, đó là góc đánh lửa sớm hợp lý, áp suất và nhiệt độ cháy cao nhất sau điểm chết trên khoảng 10˚÷15˚, quá trình cháy tương đối kịp thời nhiệt lượng được lợi dụng tốt nên diện tích của đồ thị cơng lớn nhất, cơng suất và hiệu suất động cơ cao nhất. Lúc ấy tốc độ tăng áp suất cũng như áp suất cực đại đều khơng q lớn. Góc đánh lửa tương ứng với cơng suất và hiệu suất cao nhất được gọi là góc đánh lửa tối ưu. Góc đánh lửa tối ưu được xác định qua thực nghiệm Hình 2.16. [29] bằng cách điều chỉnh đặc tính góc đánh lửa sớm θ. Khi thực hiện để lấy đặc tính điều chỉnh góc
đánh lửa sớm, ngưới ta cho động cơ chạy ở một vị trí bướm ga và một tốc độ động cơ, thay đổi góc đánh lửa sớm θ; với mỗi góc θ xác định công suất Ne và suất tiêu hao nhiên liệu ge , xây dựng các đướng cong: Ne = f(θ) và ge = f(θ).
Hình 2.18 Đặc tính điều chỉnh góc đánh lửa sớm
a) Bướm ga mở 100%; b) Số vòng quay n = 1600(v/ph).
Khi thực nghiệm cần khóa chết cơ cấu tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm θ trên bộ chia điện và điều chỉnh góc đánh lửa sớm θ bằng thủ cơng.