1. Góc đánh lửa (Ignition Angle)
Góc đánh lửa (Ignition Angle) là thông số quan trọng trong hệ thống đánh lửa, xác định thời điểm tia lửa được tạo ra trong buồng đốt. Thời điểm này được tính theo góc quay của trục khuỷu, thường nằm trước hoặc sau điểm chết trên (TDC – Top Dead Center).
Tầm quan trọng của góc đánh lửa:
- Đánh lửa sớm (Advance Ignition Angle): Giúp hỗn hợp không khí-nhiên liệu cháy hoàn toàn đúng lúc piston đạt TDC, từ đó tối ưu hóa công suất và hiệu suất động cơ.
- Đánh lửa trễ (Retarded Ignition Angle): Áp dụng khi động cơ khởi động hoặc tải nhẹ để giảm tiếng ồn và rung động.
Các yếu tố ảnh hưởng:
- Tốc độ động cơ: Tốc độ càng cao, góc đánh lửa càng phải sớm hơn để bù thời gian cháy.
- Tải động cơ: Tải nặng yêu cầu góc đánh lửa lớn để sinh ra lực đẩy mạnh hơn.
- Loại nhiên liệu: Nhiên liệu có chỉ số octan cao cần đánh lửa sớm hơn vì quá trình cháy diễn ra chậm hơn.
2. Thời gian ngậm điện (Dwell Period)
Dwell Period là khoảng thời gian cuộn dây sơ cấp trong cuộn đánh lửa được kích từ, tạo ra từ trường cần thiết trước khi phóng tia lửa.
Năng lượng dự trữ trong cuộn dây đánh lửa phụ thuộc cường độ dòng điện: \[ E = \frac{1}{2} L I^2 \] ➜ cần thời gian ngậm (dwell period)
Mối quan hệ với góc đánh lửa:
- Thời gian ngậm điện phải được điều chỉnh chính xác để đảm bảo cuộn dây từ hóa đầy đủ trước khi tia lửa được tạo ra tại góc đánh lửa.
- Thời gian quá ngắn khiến tia lửa yếu, trong khi thời gian quá dài có thể làm quá nhiệt cuộn dây.
Cách tối ưu hóa:
Trong các hệ thống đánh lửa hiện đại, ECU (bộ điều khiển động cơ) tự động điều chỉnh Dwell Period theo tốc độ và tải động cơ, đảm bảo hiệu suất tối ưu.
ECU tính toán thời gian ngậm và thời điểm đánh lửa ➜ điều khiển IC đánh lửa (ignition driver)
3. Spark Head và Spark Tail
Spark Head và Spark Tail là hai giai đoạn quan trọng của tia lửa tại bugi:
- Spark Head: Giai đoạn đầu, nơi tia lửa đạt cường độ mạnh nhất, giúp khởi động quá trình đốt cháy hỗn hợp không khí-nhiên liệu. Để có thể tạo ra tia lửa điện ở bugi, trước tiên điện dung C bên thứ cấp của mạch đánh lửa phải được sạc, và điện dung này lại được phóng ra: \[ E = \frac{1}{2} C U^2 \] (U là điện áp đánh lửa).
- Spark Tail: Giai đoạn cuối, duy trì tia lửa để hỗ trợ quá trình cháy hoàn toàn, đặc biệt hiệu quả khi hỗn hợp khó cháy hoặc nghèo nhiên liệu. Năng lượng này đại diện cho sự khác biệt giữa tổng năng lượng tích trữ trong cuộn dây đánh lửa và năng lượng giải phóng trong quá trình phóng điện dung
Mối quan hệ với góc đánh lửa:
- Spark Head xảy ra tại góc đánh lửa, cung cấp năng lượng cao nhất để kích hoạt quá trình cháy.
- Spark Tail giúp đảm bảo quá trình cháy được duy trì ổn định, giảm thiểu hiện tượng bỏ lửa.
4. Tối ưu hóa hệ thống đánh lửa hiện đại
Hệ thống đánh lửa ngày nay sử dụng các cảm biến và thuật toán điều khiển thông minh để phối hợp giữa:
- Góc đánh lửa (Ignition Angle): Tự động điều chỉnh dựa trên tốc độ và tải động cơ.
- Dwell Period: Đảm bảo thời gian từ hóa cuộn dây phù hợp.
- Spark Head và Spark Tail: Thiết kế tối ưu để hỗ trợ cháy hoàn toàn.
Ví dụ thực tế:
- Ở tốc độ thấp, góc đánh lửa có thể là 10–15° trước TDC.
- Ở tốc độ cao, góc đánh lửa có thể tăng lên 30–40° trước TDC.
Kết luận
Việc tối ưu hóa các thông số như Ignition Angle, Dwell Period, Spark Head, và Spark Tail đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải của động cơ. Sự tiến bộ trong hệ thống đánh lửa hiện đại giúp động cơ vận hành mượt mà, mạnh mẽ hơn, đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường ngày càng khắt khe.
Nếu các bạn thấy bài viết hữu ích, hãy chia sẻ để nhiều người cùng biết đến nhé! 🌟
Xem thêm bài viết khác về hệ thống đánh lửa