2.4.1. Hiệu điện thế thứ cấp cực đại.
Hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m là hiệu điện thế cực đại đo được ở hai đầu cuộn đây thứ cấp khi tách dây cao áp ra khỏi bugi. Hiệu điện thế thứ cấp cực đại phải đủ lớn để có khả năng tạo được tia lửa điện giữa hai điện cực của bugi, đặc biệt lúc khởi động.
2.4.2. Hiệu điện thế đánh lửa Uđl.
Hiệu điện thế thứ cấp mà tại đó quá trình đánh lửa xảy ra, được gọi là hiệu điện thế đánh lửa (Uđl). Hiệu điện thế đánh lửa là một hàm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, tuân theo định luật Pashen.
Uđl = T P.δ
.K [V] (2. 17).
Trong đó: Uđl: Thế hiệu đánh lửa [V].
P: Áp suất hỗn hợp hòa khí tại thời điểm đánh lửa [N/m2].
δ: Khoảng cách giữa các điện cực [m].
T: Nhiệt độ ở điện cực bugi tại thời điểm đánh lửa [ 0C ].
K: Hằng số phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp hòa khí.
Udl (KV)
n (1/s) 1 2 3 4
Hình 2-14 Sự phụ thuộc của hiệu điện thế đánh lửa vào tốc độ và tải của động cơ 1. Toàn tải, 2. Vừa tải, 3. Toàn tải, 4. khởi động và cầm chừng.
2.4.3. Góc đánh lửa sớm.
Góc đánh lửa sớm là góc quay của trục khuỷu động cơ tính từ thời điểm xuất hiện tia lửa điện tại bougine cho đến khi piston lên đến tận điểm chết trên.
Góc đánh lửa sớm ảnh hưởng rất lớn đến công suất, tính kinh tế và độ ô nhiễm của khí thải động cơ. Góc đánh lửa sớm tối ưu phụ thuộc rất nhiều yếu tố:
( bd, bd, , wt, mt, , o....)
opt = f p t p t t n N
θ . (2. 18).
Trong đó: pbđ: Áp suất trong buồng đốt tại thời điểm đánh lửa.
tbđ: Nhiệt độ buồng cháy.
p: Áp suất trên đường ống nạp.
twt: Nhiệt độ nước làm mát động cơ.
n: Số vòng quay của động cơ.
No: Chỉ số ôctan của xăng.
2.4.4. Hệ số dự trữ Kdt.
Hệ số dự trữ là tỉ số giữa hiệu điện thế thứ cấp cực đại U2m và hiệu điện thế đánh lửa Uđl. Mục đích cần có hệ số dự trữ dể đảm bảo rằng hiệu điện thế đánh lửa luôn luôn đạt trong giới hạn yêu cầu.
Kdt=
dl m
U U2
(2.19).
Hệ số dự trữ của những động cơ có hệ thống đánh lửa thường là bé hơn so với hệ thống đánh lửa của những động cơ xăng hiện đạivới hệ thống đánh lửa điện tử. Vì hiệu điện thế U2m của hệ thống đánh lửa thường bé, còn đồi với hệ thống đánh lửa hiện đại có hệ số dực trữ cao nhằm đảm bảo việc đám ứng việc tăng tỉ số nén, tăng số vòng quay và khe hở bougine.
2.4.5. Năng lượng dự trữ Wdt.
Năng lượng dự trữ Wdt là năng lượng tích lũy dưới dạng từ trường trong cuộn dây sơ cấp của bobine. Để đảm bảo tia lửa có đủ năng lượng đốt cháy hoàn toàn khí, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo được năng lượng đánh lửa trên cuộn sơ cấp của bobine ở một giá trị xác định.
2 .2
1 ng dt
i
W = L (2. 20).
Trong đó: Wdt: Năng lượng dự trữ trên cuộn sơ cấp.
L1: Độ tự cảm của cuộn sơ cấp của bobine.
Ing: Cường độ dòng điện sơ cấp tại thời điểm transistor công suất ngắt.
Ở chế độ khởi động lạnh, hiệu điện thế đánh lửa khoảng 20 đến 30% do nhiệt độ cực bougine thấp.
Khi động cơ tăng tốc, Uđl tăng, do áp suất nén tăng, nhưng sau đó nhiệt độ giảm từ từ do nhiệt độ điện cực bougine tăng và áp suất nén giám do quá trình nạp xấu đi.
Hiệu điện thế đánh lửa cực đại ở chế độ khởi động và tăng tốc, có giá trị cực tiểu ở chế độ ổn định khi công suất cực đại.
2.4.6. Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
t u dt S du
∆
= ∆
= 2 2 (2. 21).
Trong đó: S: Tốc độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
u2
∆ : Độ biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
∆t: thời gian biến thiên của hiệu điện thế thứ cấp.
Tốc độ biến thiên của hiệu điên thế thứ cấp càng lớn thì tia lửa điện xuất hiện tại điện cực bougine càng nhanh, nhờ đó không bị rò rỉ qua muội than trên điện cực bugine, năng lượng tiêu hao trên mạch thứ cấp giảm.
2.4.7. Tần số và chu kỳ đánh lửa.
Đối với động cơ 4 kỳ, số tia lửa điện xảy ra trong một giây hay còn gọi là tần số đánh lửa, được xác định bởi công thức:
120 .Z
f = n (Hz) (2. 22).
Đối với động cơ 2 kỳ:
60 .Z
f = n (Hz) (2. 23).
Trong đó: f: Tần số đánh lửa.
n: Số vòng quay của trục khuỷu động cơ (1/s) Z: Số xylanh động cơ.
Chu kỳ đánh lửa T là thời gian giữa hai lần xuất hiện tia lửa.
T = 1f = tđ+ tm. (2. 24).
tđ: Thời gian vít ngậm hay transistor công suất dẫn bão hòa.
Tm: Thời gian vít hở hay transistor công suất ngắt.
Tần số đánh lửa f tỉ lệ với số vòng quay của trục khuỷu động cơ và số xylanh. Khi tăng số vòng quaycuar động cơ và số xylanh, tần số đánh lửa f tăng do đó chu kỳ đánh lửa T giảm xuống. Vì vậy, khi thiết kế cần chú ý đến hai thông số chu kỳ và tần số đánh lửa để đảm bảo, ở vòng quay cao nhất của dộng cơ tia lửa vẫn mạnh.
2.4.8. Năng lượng tia lửa và thời gian phóng điện.
Thông thường, tia lửa điện bao gồm hai thành phần là phần diện dung và phần điện cảm. Năng lượng của tia lửa được tính theo công thức:
Wp= WC+ WL (2. 25).
Trong đó:
WC= 2 . 2
2Udl
C (2. 26).
2 .22
2i
WL = L (2. 27).
WP: Năng lượng của tia lửa.
WC: Năng lượng của thành phần tia lửa có điện dung.
WL: Năng lượng của thành phần tia lửa có tính điện cảm.
C2: Điện dung ký sinh tại mạch thứ cấp của bougine (F) Uđl: Hiệu điện thế đánh lửa.
L2: Độ tự cảm của mạch thứ cấp.
i2: Cường độ dòng điện mạch thứ cấp.
Tùy thuộc vào loại hệ thống đánh lửa mà năng lượng tia lửa có đủ hai thành phần điện cảm va điện dung hoặc chỉ có một thành phần.
Thời gian phóng điện giữa hai điện cực của bougine tùy thuộc vào loại hệ thống đánh lửa. Tuy nhiên, hệ thống đánh lửa phải đảm bảo năng lượng tia lửa đủ lớn và thời gian phóng điện đủ dài để đốt cháy được hòa khí ở mọi chế độ hoạt động của động cơ.