−u điểm, nen hiện nay đ−ợc sử dụng nhiều trên các ô tô xe máy hiện đại. ở loại này năng l−ợng đánh lửa đ−ợc tích luỹ không phải trong từ tr−ờng của biến áp đánh lửa mà trong một tụ điện đặc biệt gọi là tụ tích.
3.1.3. Yêu cầu:
Hệ thống đánh lửa phải đáp ứng các yêu cầu chính sau:
- Phải đảm bảo thế hiệu đủ để tạo ra đ−ợc tia lửa điện phóng qua khe hở giữa các điện cực của bugi;
- Tia lửa điện phải có năng l−ợng đủ lớn để đốt cháy đ−ợc hỗn hợp làm việc trong mọi điều kiện làm việc của động cơ;
- Thời điểm đánh lửa phải t−ơng ứng với góc đánh lửa sớm hợp lý nhất ở mọi chế độ làm việc của động cơ;
- Độ tin cậy làm việc của HTĐL phải t−ơng ứng với độ tin cậy làm việc của động cơ;
- Kết cấu đơn giản, bảo d−ỡng sửa chữa dễ dàng, giá thành rẻ,...
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
3.2. Sơ l−ợc một số vấn đề về đánh lửa cao áp
3.2.1. −u điểm:
ở các động cơ xăng nói riêng hay các động cơ hỗn hợp nhiên liệu và không khí đ−ợc hoà trộn bên ngoài xi lanh nói chung, hỗn hợp làm việc trong xi lanh đ−ợc đốt cháy bằng tia lửa điện cao thế. Ph−ơng pháp đốt hỗn hợp này có −u điểm là:
- Thời điểm đánh lửa chính xác, thời gian đánh lửa ngắn; - Độ tin cậy cao;
- Việc điều chỉnh thời điểm đánh lửa đơn giản; - Công suất tiêu thụ nhỏ;
- Giá thành rẻ hơn, kích th−ớc khối l−ợng nhỏ hơn so với các thiết bị của hệ thống nhiên liệu Diesel;
- Luôn luôn ở trạng thái sẵn sàng làm việc, có thể làm việc đ−ợc ngay không cần phải có các động tác chuẩn bị đặc biệt.
3.2.2. Thế hiệu đánh lửa:
Để tạo nên tia lửa phóng qua khe hở bugi, thế hiệu giữa các điện cực của nó cần phải đạt một giá trị tối thiểu nào đó gọi là thế hiệu đánh lửa. Gía trị của thế hiệu đánh lửa (Uđl) phụ thuộc chủ yếu vào: khoảng cách giữa các điện cực và áp suất của khí hỗn hợp, tức là:
Uđl = f(p, δ)
ở đây:
δ - Khoảng cách giữa các điện cực; p - áp suất khí hỗn hợp trong xi lanh.
Ngoài ra, Uđl còn chịu ảnh h−ởng của nhiều yếu tố khác, nh−: - Nhiệt độ và thành phần hỗn hợp;
- Hình dạng và nhiệt độ các điện cực; - Chế độ làm việc của động cơ, ...
Khi tăng khoảng cách giữa các điện cực và tăng áp suất khí hỗn hợp thì thế hiệu đánh lửa cũng tăng lên (hình 3.1).
Hình 3.1.ảnh h−ởng của áp suất và nhiệt độ đến thế
hiệu đánh lửa.
Sự tăng nhiệt độ trong xi lanh tạo điều kiện iông hoá hỗn hợp
khí, vì thế thế hiệu đánh lửa có thể giảm đi (hình 3.1).
Khi khởi động động cơ nguội, nhiệt độ thành xi lanh và các điện
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
cực còn thấp, hỗn hợp hút vào ít bị đốt nóng và không đ−ợc bay hơi hết. Những hạt nhiên liệu ch−a bay hơi rơi vào không gian giữa các điện cực làm tăng Uđl (lên 15%...20%) (đ−ờng 2 - hình 3.2).
Sự tăng số vòng quay của động cơ lúc đầu làm tăng một chút thế hiệu đánh lửa do tăng áp suất nén (lọt khí giảm), nh−ng sau đó Uđl giảm vì
hệ số nạp giảm và nhiệt độ bugi tăng.
Khi phụ tải của động cơ tăng , b−ớm ga mở to ra --> l−ợng hỗn hợp đi vào xi lanh tăng lên làm tăng áp suất nén và tăng công suất:
- Yếu tố thứ nhất làm tăng Uđl;
- Yếu tố thứ hai làm giảm Uđl (vì công suất tăng làm tăng nhiệt độ), nh−ng ảnh h−ởng không mạnh bằng yếu tố thứ nhất.
Nên cuối cùng Uđl vẫn tăng khi tăng phụ tải.
Trên hình 3.2 là các đ−ờng biểu diễn quan hệ giữa Uđl và số vòng quay ứng với các chế độ làm việc khác nhau của động cơ.
Hình 3.2. Quan hệ giữa thế hiệu đánh lửa và số vòng quay động cơ ở các mức tải khác
nhau.
1- Thế hiệu thứ cấp lớn nhất mà biến áp đánh lửa có thể tạo ra;
2- Uđl khi khởi động và không tải; 3- Uđl khi toàn tải; 4-
Trong điều kiện bình th−ờng, Uđl = (7...8).103 V là đủ tạo tia lửa điện. Nh−ng do Uđl chịu ảnh h−ởng của nhiều yếu tố nh− phân tích ở phần trên, nên để đảm bảo qúa trình đánh lửa đ−ợc liên tục với độ tin cậy cao, thì HTĐL cần phải có khả năng tạo ra đ−ợc một thế hiệu giữa các điện cực của bugi, lớn hơn 1,5...3 lần so với thế hiệu đánh lửa tối thiểu, để đảm bảo một hệ số dự trữ nào đó, tức là Ubgmax =(12000...24000) V (đ−ờng 1 trên hình 3.2).
3.2.3. Thời điểm đánh lửa:
Để đảm bảo cho động cơ làm việc bình th−ờng, công suất phát ra lớn nhất, thì hỗn hợp trong xi lanh phải đ−ợc đốt cháy vào thời điểm thích hợp.
Để xác định thời điểm này, ta nghiên cứu chu trình làm việc của động cơ 4 kỳ thông qua l−ợc đồ chỉ thị P - V hay còn gọi là đồ thị công (hình 3.3).
Diện tích phần gạch chéo phía trên của đồ thị, xác định công có ích của khí cháy trong chu trình. Diện tích phần gạch chéo phía d−ới của đồ thị, xác định tổn thất cho quá trình hút và xả.
Công suất mà động cơ phát ra sẽ tỷ lệ với hiệu số của các diện tích trên và đạt giá trị max ứng với tr−ờng hợp nếu áp suất trong xi lanh đạt giá trị cực đại ở sau điểm chết trên khoảng 10O...15O theo góc quay trục khuỷu, tức là khi quá trình cháy kết thúc sau điểm chết trên một chút (điểm 2 trên đồ thị).
Do nhiên liệu không thể cháy tức thời mà cháy kéo dài trong một
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
khoảng thời gian nào đó, khoảng vài mili giây (ms). Nên để đảm bảo điều kiện trên, quá trình đánh lửa phải xảy ra ở cuối kỳ nén, tr−ớc điểm chết trên (ĐCT) một chút (điểm 1), tức là phải đánh lửa sớm với một góc θS nào đó, gọi là góc đánh lửa sớm tối −u. Hình 3.3. Đồ thị công của động cơ 4 kỳ. a- Đánh lửa bình th−ờng; b h lử
Nếu quá trình đánh lửa xảy ra sớm hơn hay muộn hơn thời điểm tối
−u đều làm giảm công suất và chất l−ợng làm việc của động cơ.