1. THÔNG BÁO TUYỂN ADMIN DIỄN ĐÀN 2013
    Tìm kiếm nhà trọ - Ở ghép
    THÔNG BÁO BÁN ÁO SPKT.NET CHO THÀNH VIÊN DIỄN ĐÀN


    HÃY TÌM KIẾM Ở ĐÂY TRƯỚC KHI ĐẶT CÂU HỎI
    {xen:phrase loading}

Spark plug, bộ phận quan trọng của động cơ

Thảo luận trong 'Kỹ thuật - Cơ khí ô tô' bắt đầu bởi bmnhy, 28 Tháng hai 2007.

  1. bmnhy Giảng Viên

    Số bài viết: 914
    Đã được thích: 0
    Điểm thành tích: 0
  2. toyo Guest

    Số bài viết: 0
    Đã được thích: 0
    Điểm thành tích: 0
    <span style="color:#3333FF">Để mình đem bài này từ http://www.hiendaihoa.com/forum/showthread.php?t=807 wa đây cho các bạn tiện xem. Bài viết này rất hay, mình sẽ đọc lại và edit những sai sót (nếu có)</span> [IMG]
    <span style="color:#990000"><span style="font-size:18pt;line-height:100%">1.Giới thiệu</span></span>
    Các bugi được lắp trên buồng đốt động cơ đóng 1 vai trò then chốt dùng để kích hoạt hỗn hợp không khí - nhiên liệu(A/F).
    Các động cơ xăng phát được công suất bằng cách nén hỗn hợp A/F, sau đó làm giãn nở hỗn hợp này bằng cách đốt cháy nó. Các bugi thực hiện nhiệm vụ kích lửa này. Với nguồn điện từ bình accu, bugi sẽ biến đổi điện năng thành tia lửa thông qua cuộn dây đánh lửa (bobbin) và phân phối chúng đến bugi nào cần để kích hỗn hợp nổ. Nói cách khác, nếu không có bugi, máy sẽ không chạy. Bugi là thành phần quan trong, vì hiệu suất của nó ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của động cơ.
    [IMG]

    <span style="color:#990000"><span style="font-size:18pt;line-height:100%">2.Cấu tạo của bugi:</span></span>
    Hình minh họa: Bugi platinum có điện trở
    [IMG]
    1/ <span style="color:#3333FF">Phần cách điện</span>: sẽ cách ly đầu nối dây, trục trung tâm và điện cực trung tâm với vỏ bugi, ngăn ngừa rò rỉ điện cao áp từ điện cực trung tâm.
    Vì phần dưới của cách điện cắm hẳn vào trong buồng đốt, nên phài dùng loại vật liệu alumina có độ tinh khiết cao, có đặc tính chịu nhiệt hoàn hảo, độ bền cơ cao, cách điện tốt và dẫn nhiệt tốt v.v... trong điều kiện nhiệt độ cao.

    2/ <span style="color:#3333FF">Đầu nối ra</span>: Đầu nối này sẽ được nối vào dây điện cao áp, qua đó dòng điện cao áp sẽ kích lửa hỗn hợp cháy.
    Một đai ốc chụp sẽ lắp vào để hỗ trợ hầu hết các loại đầu cắm dây cao áp trên thế giới. Đối với xe không cần dùng đến đai ốc này có thể tháo bỏ.

    3/ <span style="color:#3333FF">Vòng kim loại và đệm kín</span>: làm cho sứ cách điện và thân bugi có thể bám cứng vào nhau, và bảo đảm độ kín hơi.

    4/ <span style="color:#3333FF">Trục trung tâm</span>: trục này nối giữa đầu nối dây và điện cực trung tâm.
    Trục này làm bằng thép, cho phép dòng điện cao thế đi từ đầu nối dây vào đến điện cực trung tâm mà không bị thất thoát.

    5/ <span style="color:#3333FF">Thân bugi</span>: làm thành vỏ bọc xung quanh, giữ phần sứ cách điện và để lắp bugi vào động cơ.
    Ở phía dưới thân là điện cực mass nên dòng điện có thể chạy từ bản thân động cơ đến điện cực trung tâm thông qua khe hở phóng điện.

    6/ <span style="color:#3333FF">Lớp đệm thủy tinh</span>: được chèn vào giữa trục trung tâm và phần cách điện để làm kín. Hãng Delso sử dụng phương pháp làm kín bằng chèn thủy tinh.
    Một hỗn hợp bột thủy tinh và bột đồng được nhét đầy vào vị trí trong công đoạn lắp trục trung tâm, sứ cách điện, và điện cực trung tâm. Sau đó được làm tan chảy ra bằng nhiệt. Nó sẽ gắn chặt trục trung tâm với điện cực trung tâm và kết nối giữa sứ cách điện với kim loại.
    Độ kín của cả 2 phải tốt và độ giãn nở nhiệt phải tương đồng, do đó ngay cả trong những điều kiện khắc nghiệt, vẫn không thể xuất hiện khe hở, và có thể bảo đảm làm kín.

    7/ <span style="color:#3333FF">Vòng đệm làm kín</span>: giúp cho thân bugi và động cơ được ráp chặt với nhau, và tạo độ kín cho buồng đốt.
    Phải có một quy trình siết và các giới hạn siết phải được tuân thủ

    8/ <span style="color:#3333FF">Điện cực đồng</span>: một hợp kim nickel được dùng làm điện cực trung tâm để giảm độ ăn mòn điện cực.
    Đồng được nhét vào bên trong lõi để dẫn điện và nhiệt tốt.

    9/ <span style="color:#3333FF">Vòng kim loại và đệm kín</span>: làm cho sứ cách điện và thân ôm chặt vào nhau và bảo đảm kín.

    10/ <span style="color:#3333FF">Điện cực trung tâm</span>: Một mẩu hợp kim iridium có đường kính 0,4 mm được hàn vào mặt trên của điện cực trung tâm bằng tia Laser để làm cho điện cực trung tâm thật tốt.
    Nhờ vậy, giảm được điện áp đánh lửa, bảo đảm độ tin cậy cho bugi, giảm hiệu ứng dập tắt, và tăng hiệu suất đánh lửa.
    Chất Iridium cũng như bạch kim (platinum), là kim loại quý và có đặc tính tuyệt hảo để chế tạo điện cực trung tâm, như chịu được nhiệt độ cao, độ bền cơ cao, điện trở thấp. Để tăng cường đặc tính chống oxi hóa ở nhiệt độ cao, Denso đã sáng chế ra một hợp kim iridium mới có thêm chất Rhodium.

    11/ <span style="color:#3333FF">Điện cực mass có xẻ rãnh U</span>: Vật liệu nickel - chrome được dùng làm điện cực đất, và các cách xử lý khác nhau đã được dùng để định hình, nhằm tăng hiệu quả đánh lửa.
    Một trong các biện pháp đó là xẻ rãnh U:
    - Bề mặt diện tích tiếp xúc với hòa khí lớn hơn.
    - Có nhiều góc cạnh hơn, nên dễ xuất hiện tia lửa hơn.
    - Hạt lửa dễ dàng đạt kích thước lớn hơn.
    Và có nhiều đặc điểm khác như tia lửa tốt hơn và năng lượng đánh lửa lớn hơn.
    Denso đã đăng ký bằng sáng chế độc quyền điện cực xẻ rãnh U từ năm 1975 đến 1992.

    12/ <span style="color:#3333FF">Điện cực mass được vát</span>(Tapered cut ground electrode):
    Điện cực mass được định hình sao cho phần cuối của điện cực thành hình nêm .
    Điều này làm giảm hiệu ứng dập tắt và tăng hiệu quả đánh lửa.

    <span style="color:#990000"><span style="font-size:18pt;line-height:100%">3.Tia lửa điện và việc đánh lửa.</span></span>

    <span style="color:#3333FF">Tia lửa (Spark):</span>
    Khi một điện thế cao tạo bởi hệ thống đánh lửa đặt vào giữa điện cực trung tâm và điện cực mass của bugi, lớp không khí cách điện giữa các điện cực bị phá vỡ, dòng điện sẽ chạy qua gây hiện tượng phóng điện và tia lửa điện hình thành.

    Năng lượng của tia lửa điện sẽ kích hoạt mồi lửa và đốt cháy hòa khí đang bị nén. Sự phóng điện diễn ra trong thời gian rất ngắn, khoảng 1/1000 giây và diễn biến rất phức tạp.

    Vai trò của bugi là tạo ra tia lửa mạnh mẽ giữa 2 điện cực một cách tin cậy và chính xác vào đúng thời điểm xác định để kích hoạt hòa khí cháy.

    <span style="color:#3333FF">Đánh lửa hay mồi lửa (Ignition):</span>
    Việc mồi lửa bằng tia lửa điện xảy ra được là nhờ các phần tử nhiên liệu nằm giữa các điện cực được kích hoạt bằng sự phóng điện, phản ứng hóa học (sự oxy hóa) xảy ra, sinh nhiệt do phản ứng và tạo thành hạt lửa. Nhiệt năng này sẽ tác động lên những phần hòa khí xung quanh, cuối cùng hạt lửa đã hình thành sẽ lan tỏa ra khắp buồng đốt.

    Tuy nhiên, nếu có hiệu ứng dập tắt (Quenching effect) xảy ra giữa 2 điện cực, (sự làm việc của các điện cực thu nhiệt năng trên và dập tắt ngọn lửa) lớn hơn mức nhiệt phát ra của hạt lửa, hạt lửa sẽ bị dập tắt và việc đốt cháy sẽ dừng lại.

    Nếu khe hở phóng điện rộng, hạt lửa sẽ lớn hơn và hiệu ứng dập tắt sẽ thấp, như vậy việc đánh lửa sẽ tin cậy hơn. Tuy nhiên, nếu khe hở lớn quá, cần phải có điện áp phóng điện cao hơn và nếu vượt quá giới hạn làm việc của cuộn dây cao áp sẽ không thể xảy ra phóng điện được.
    [IMG]

    <span style="color:#3333FF">Diễn biến của điện áp trong quá trình phóng điện</span>
    Hệ thống đánh lửa thông thường tạo ra điện áp thứ cấp từ 10-30 kV.
    [IMG]
    1-Khi dòng sơ cấp ngắt ở điểm a, điện áp thứ cấp sẽ tăng lên.
    2-Ở điểm b, trong thời gian nào đó của quá trình tăng điện áp, bugi sẽ đạt đến điện áp phóng điện và tia lửa điện hình thành giữa các điện cực.
    3-Giữa khoảng b và c được gọi là tia lửa điện dung. Tại điểm bắt đầu của tia lửa điện, tia lửa được hình thành do điện năng tích lũy trong mạch thứ cấp. Dòng điện lớn nhưng thời gian tồn tại ngắn.
    4-Giữa khoảng c và d được gọi là tia lửa điện cảm. Tia lửa được sinh ra nhờ năng lượng điện từ của cuộn dây. Dòng điện nhỏ hơn nhưng thời gian kéo dài lâu hơn. Từ điểm c, sự phóng điện được duy trì trong khoảng 1ms và ở điểm d sự phóng điện chấm dứt.

    <span style="color:#3333FF">Những điều kiện ảnh hưởng đến điện áp đánh lửa:</span>
    Điện áp phóng điện sẽ thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào những điều kiện sau:
    3 tác nhân chủ yếu ảnh hưởng lớn đến điện áp phóng điện là: khe hở bugi, áp lực nén của hòa khí và nhiệt độ của hòa khí.

    <span style="color:#3333FF">Khe hở của bu gi:</span>
    Điện áp đánh lửa tỷ lệ thuận với khe hở bugi.
    Khe hở bugi rộng ra dần dần do điện cực mòn nên cần điện áp phóng điện ngày càng tăng và khả năng mất lửa cũng dễ xảy ra hơn.
    [IMG]

    <span style="color:#3333FF">Hình dạng của điện cực:</span>
    Ngay cả khi có cùng khe hở bugi, nếu có càng nhiều góc cạnh trên điện cực, càng dễ xảy ra phóng điện.
    Ở bugi cũ, các góc cạnh của điện cực đã bị bo tròn, do đó phóng điện khó khăn hơn và dễ dàng bị mất lửa.
    [IMG]

    <span style="color:#3333FF">Áp lực nén:</span>
    Điện áp phóng điện tăng tỷ lệ với áp lực nén.
    Áp lực nén sẽ cao hơn ở tốc độ thấp và tải nặng. Việc tăng tốc đột ngột khi khởi động phù hợp với điều kiện này, do đó cần điện áp phóng điện cao hơn và dễ xảy ra mất lửa hơn.

    <span style="color:#3333FF">Nhiệt độ của hỗn hợp không khí - nhiên liệu:</span>
    Điện áp phóng điện sẽ giảm khi nhiệt độ của hỗn hợp không khí - nhiên liệu tăng lên.
    Nhiệt độ của máy càng nguội càng cần điện áp cao, nên thường dễ xảy ra mất lửa ở nhiệt độ thấp.
    [IMG]

    <span style="color:#3333FF">Nhiệt độ các điện cực:</span>
    Điện áp phóng điện giảm khi nhiệt độ các điện cực tăng lên.
    Nhiệt độ của các điện cực tăng theo tốc độ động cơ do đó hiện tượng mất lửa thường xảy ra ở tốc độ thấp.
    [IMG]

    <span style="color:#3333FF">Tỷ lệ A/F: </span>
    Điện áp phóng điện có xu hướng cao hơn khi hòa khí nhạt (nghèo, A/F lớn hơn). Nếu A/F nhạt hơn thì càng dễ gặp nhiều bất trắc mất lửa hơn.
    [IMG]

    <span style="color:#3333FF">Độ ẩm:</span>
    Khi độ ẩm tăng thường làm giảm nhiệt độ các điện cực do đó điện áp phóng điện sẽ hơi tăng nhẹ.
    [IMG]

    <span style="color:#3333FF">Những yêu cầu nhằm đảm bảo hoạt động của bugi</span>
    Bugi chịu nhiều tác động khắc nghiệt từ việc đánh lửa và quá trình cháy khi động cơ hoạt động. Do đó yêu cầu về nhiều mặt được đặt ra nhằm đảm bảo khả năng lảm việc.

    <span style="color:#3333FF">Chịu nhiệt</span>
    Có thể chịu được nóng lạnh đột ngột: Nhiệt độ trên bề mặt bugi có thể đạt đến 2000 độ C trong suốt quá trình đốt cháy hòa khí. Và ở kỳ nạp, bugi là đối tượng bị làm nguội đột ngột bởi nhiên liệu ở nhiệt độ thấp. Ở động cơ 4 kỳ, hiện tượng nóng lạnh đột ngột diễn ra và lập lại ở mỗi vòng quay máy trong suốt thời gian động cơ làm việc.
    Trong cùng một thời điểm, ngoài khả năng chịu nhiệt, bugi còn phải truyền được nhiệt để tránh trở thành 1 điểm nóng có thể gây kích nổ.

    <span style="color:#3333FF">Độ bền cơ:</span>
    Chịu được sự thay đổi áp suất dữ dội: Trong kỳ nén, áp suất nhỏ hơn 0,1 MPa nhưng ở kỳ cháy giãn nở nó đạt đến 4,5 MPa hay cao hơn. Vì vậy cần độ bền cơ để có thể chịu được sự thay đổi về áp suất.

    <span style="color:#3333FF">Cách điện:</span>
    Cách điện ở điện áp cao: Trong một môi trường mà nhiệt độ và áp suất thay đổi mạnh mẽ và liên tục. Bugi phải có sự cách điện để chịu được điện áp cao trong khoảng 10-30kV.

    <span style="color:#3333FF">Kín hơi:</span>
    Đảm bảo độ kín hơi trong môi trường khắc nghiệt: Bugi phải duy trì độ kín hơi giữa vỏ và lớp cách điện dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất thay đổi cùng điện áp cao.

    <span style="color:#3333FF">Chống mòn:</span>
    Giảm đến mức tối thiểu độ mòn điện cực: Bugi phải có khả năng chống mòn trong môi trường làm việc khắc nghiệt.

    <span style="color:#3333FF">Chống bám mụi:</span>
    Tối thiểu hóa việc đóng mụi từ quá trình cháy: Dưới điều kiện làm việc khắc nghiệt, bugi phải ít đóng mụi nhất và có thể tự làm sạch bằng cách đốt cháy bụi carbon bằng nhiệt. Do đó, nhiệt độ bugi phải tăng nhanh đúng yêu cầu cho dù xe chạy ở tốc độ thấp và phần cách nhiệt đạt tới nhiệt độ tự làm sạch (khoảng 500 độ C).
    <span style="color:#FF0000"><span style="font-size:18pt;line-height:100%">Đang edit phần phía dưới</span></span>

    Giải nhiệt cho bu gi:

    Nhiệt của các bộ phân điện cực của bu gi hấp thu sẽ được tiêu tán qua một số đường khác nhau.

    Mức độ tiêu tán nhiệt do bugi hấp thụ được gọi là dải nhiệt (heat range) hay độ giải nhiệt của bu gi. Các bu gi có mức độ tiêu tán nhiệt cao được gọi là bu gi độ giải nhiệt cao, hay còn gọi là bu gi lạnh high heat range (cold type) và các bu gi có mức độ tiêu tán nhiệt độ thấp, gọi là bu gi độ giải nhiệt thấp, còn gọi là bugi nóng low heat range (hot type).

    Mức độ giải nhiệt của bu gi tùy thuộc rất nhiều vào nhiệt độ chất khí trong buồng đốt, và theo thiết kế của bu gi.

    Độ giải nhiệt thấp và độ giải nhiệt cao:
    Các bu gi có độ giải nhiệt thấp có phần chân sứ dài hơn. Diện tích bị tác dụng với ngọn lửa của phần này và dung tích túi khí cũng cao hơn.

    Tương tự, vì phần dẫn nhiệt từ chân sứ đấn thân bu gi dài, nên mức độ giải nhiệt thấp, và nhiệt độ ở điện cực trung tâm dễ dàng tăng lên.

    Trong khi đó, bugi độ giải nhiệt cao có phần chân sứ ngắn hơn. Diện tích bị tác dụng bởi ngọn lửa, và dung tích túi khí cũng bé hơn.

    Phần dẫn nhiệt theo chân sứ đến thân bu gi ngắn, nên mức độ giải nhiệt cao hơn, nhiệt độ ở điện cực trung tâm không dễ dàng tăng lên.
    [IMG]
    Nhiệt độ của bu gi và tốc độ máy(1)
    Quan hệ giữa nhiệt độ , tốc độ máy và độ giải nhiệt được mô tả bằng đường biểu diễn như hình dưới đây:
    [IMG]
    Có một số giới hạn nhiệt độ của bugi: giới hạn thấp là nhiệt độ tự làm sạch của bu gi và giới hạn cao là nhiệt độ tự kích lửa sớm. Một bu gi chỉ hoạt động hoàn hảo khi nhiệt độ của điện cực trung tâm trong khoảng từ 500°C đến 950°C.
    Nhiệt độ của bu gi và tốc độ máy(2) - Nhiệt độ tự làm sạch:
    Khi nhiệt độ ở điện cực trung tâm bằng hoặc thấp hơn 500°C, các phân tử carbon tự do phát sinh do hiện tượng đốt không hoàn toàn sẽ bám vào bề mặt lớp cách điện. Khi đó, cách điện giữa điện cực trung tâm và thân bugi giảm xuống. Dòng điện rò xuất hiện, tia lửa điện phát sinh tyrong khe hở không đầy đủ, gây mất lửa.

    Nhiệt độ 500°C này được gọi là nhiệt độ tự làm sạch củ bu gi, vì nếu trên nhiệt độ này, các phần tử carbon sẽ tự bốc cháy, và thoát hoàn toàn ra khỏi sứ.

    Nhiệt độ của bu gi và tốc độ máy(3) - Nhiệt độ tự kích lửa sớm
    khi nhiệt độ của điện cực trung tâm bằng hoặc cao hơn 950°C, hiện tượng tự kích lửa sớm sẽ xảy ra, nghĩa là bu gì đóng vai trò nguồn nhiệt, và kích cháy mà không cần đến tia lửa điện. Khi đó, công suất sẽ giảm xuống, và có thể đến mức làm hư hỏng điện cực, và chất cách điện.
    [IMG]
    Nhiệt độ của bu gi và tốc độ máy(4)
    Các bu gi độ giải nhiệt thấp, có nhiệt độ của điện cực trung tâm dễ dàng tăng cao, , nên ngay cả ở tốc độ thấp có thể dễ dàng đạt nhiệt độ tự làm sạch. Muội than sẽ không dễ dàng bám vào sứ cách điện.

    Trong khi đó các bu gi độ giải nhiệt cao có nhiệt độ điện cực trung tâm không dễ dàng tăng cao, nên nó khó đạt đến nhiệt độ tự kích lửa sớm ngay cả ở tốc độ cao.

    Do đó, loại bu gi này thường được sử dụng cho các động cơ tốc độ cao, công suất lớn.

    Đó là lý do tại sao cần phải chọn bu gi với độ giải nhiệt thích hợp với đặc tính máy, và tốc độ, điều kiện chạy máy v.v...
    [IMG]
    Tuổi thọ của Bu gi
    Sự hao mòn điện cực:
    Những hao mòn của điện cực thường xảy ra từ các vị trí dễ dàng phóng tia lửa điện.
    [IMG]
    Thông thường, điện cực trung tâm có nhiệt độ cao, nó dễ dàng bị ô xít hóa, và bị ăn mòn.

    Lượng hao mòn của điện cực thay đổi theo điểm nóng chảy của chất liệu chế tạo điện cực, độ bền cơ, độ cứng... Để giảm bớt độ ăn mòn, người ta chế tạo các điện cực bằng các hợp kim nicken, bạch kim, iridium, và những hợp kim khác tương tự, nhờ vậy, tuổi thọ của bu gi tăng lên với nhựng điện cực tốt hơn.

    Đồng thời, sự hao mòn cũng thay đổi theo thể loại động cơ và điều kiện sử dụng. Nhưng với những bu gi thông thường, tốc độ ăn mòn khoảng 0.10-0.15mm sau mỗi 10,000km.

    Tăng điện áp cần thiết để đánh lửa.
    Điện áp cần thiết (điện áp cần để phóng điện qua khe hở bu gi) tăng tỷ lệ với quãng đường xe đã chạy.
    [IMG]
    1: Do thay đổi độ bén nhọn của điện cực.
    2: Do thay đổi khe hở
    D: quãng đường xe chạy (km)
    V Điện áp cần thiết (kV)

    Độ tăng điện áp cần thiết lớn cho đến khi phần bén nhọn ở đầu cuối của điện cực trung tâm bị mòn tròn đến một mức độ nào đó (khoảng 4000km đầu). Sau đó, độ tăng điện áp sẽ ứng với độ tăng khe hở phóng điện do hao mòn điện cực, khi đó độ tăng điện áp cần thiết sẽ nhỏ bớt lại.

    Mất lửa, và các nguyên nhân.
    [IMG]
    Sự cố: Failure : Hỗn hợp không khí - nhiên liệu không cháy được.
    Sự cố tia lửa điện: Spark failure : những sự cố do tia lửa điện không phóng được qua khe hở giữa các điện cực. Sự có này xảy ra do nguồn điện áp từ cuộn dây đánh lửa thấp hơn điện áp cần thiết chi bu gi.
    Sự cố kích lửa: Ignition failure : Tia lửa điện có phóng giữa các điện cực, nhưng hỗn hợp không khí - nhiên liệu không kích lửa và cháy được.
    Tuổi thọ vận hành kinh tế:
    Tuổi thọ vận hành vật lý của bu gi có thể kéo dài suốt trong thời gian nhiều km xe chạy, cho đến khi bu gi bị mất lửa. Mất lửa không chỉ làm tổn hao nhiên liệu, mà làm rung máy bất thường, và giảm công suất ra của máy. Thông thường, với những xe có điều khiển hòa khí, mất lửa có thể làm hư hỏng bộ catalytic converter, do đó, việc sử dụng bu gi ở cuối tuổi đời vật lý của nó sẽ không có lợi về mặt kinh tế.
    Do đó, để hoạt động hiệu quả kinh tế, nên thay bu gi sau một quãng đường xe chạy nhất định, như hình vẽ dưới đây:
    [IMG]
    Tuy nhiên với bu gi bạch kim thì có thể thay sau 100.000 km.
  3. bmnhy Giảng Viên

    Số bài viết: 914
    Đã được thích: 0
    Điểm thành tích: 0

Chia sẻ trang này