Em gửi các bác bài tổng quan về bugi
Nguồn
http://www.ngksparkplugs.com/tech_support/spark_plugs/index.asp?mode=nml
Quá trình dịch nếu từ ngữ chuyên môn nào bị dùng sai mong các bác chỉ bảo để em sửa lại
Tổng quan về bugi
Bugi đã được sử dụng từ từ khi động cơ đốt trong ra đời, và thường bị hiểu sai. Bài tổng quan này nhằm giúp đỡ các kỹ thuật viên, người dùng cũng như các thợ máy xe đua hiểu đúng, sử dụng đúng và chẩn đoán đúng các vấn đề liên quan đến bugi
Bugi là "cửa sổ" để nhìn vào động cơ, và có thể đóng vai trò một công cụ chẩn đoán có gí trị về sức khỏe của động cơ. Một kỹ thuật viên cân chỉnh động cơ có thể dùng bugi để tìm ra căn nguyên của các vấn đề, điều chỉnh tỷ lệ xăng/khí và tăng hiệu quả của động cơ
Những điều căn bản về bugi
Nhiệm vụ căn bản và duy nhất của bugi là đánh lửa đốt hỗn hợp xăng khí trong buồng đốt trong bất kỳ điều kiện hoạt động nào
Bugi phải cho phép năng lượng điện từ hệ thống đánh lửa tạo ra một tia lửa điện tại một vị trí và theo một quỹ đạo định trước, để đốt cháy hỗn hợp xăng/khí. Một điện thế đủ lớn phải được hệ thống đánh lửa cung cấp để tạo ra tia lửa điện giữa 2 cực của bugi. Điều này được gọi là "Hiệu quả điện" (Electrical Performance)
Nhiệt độ của phần phóng điện (cực dương) của bugi phải được giữ đủ thấp để tránh kích nổ, và đủ cao để tránh đóng muội. Điều này được gọi bằng tên là "Hiệu quả nhiệt" (Thermal Performance) và được xác định bằng khoảng nhiệt (heat range) của bugi
Hệ thống phân loại khoảng nhiệt bugi của NGK (NGK Spark Plugs Heat Rating)
Khoảng nhiệt của bugi không có liên hệ nào với năng lượng điện truyền qua bugi. Khoảng nhiệt của bugi là khoảng nhiệt độ mà bugi làm việc tốt nhất. Khoảng nhiệt của bugi NGK được ký hiệu bằng 1 con số, trị số càng nhỏ là bugi càng nóng, trị số cao nghĩa là bugi lạnh hơn
Khoảng nhiệt và đường truyền nhiệt
Một số yếu tố cấu trúc cơ bản ảnh hưởng đến khoảng nhiệt của bugi
Diện tích và/hoặc độ dài của sứ cách điện ở điện cực dương
Khả năng dẫn nhiệt của sứ cách điện, điện cực trung tâm ....
Cấu trúc của điện cực trung tâm, ví dụ làm bằng lõi đồng, lõi hợp kim nickel...
Vị trí tương đối của phần đầu sứ cách điện so với phần vỏ bugi (tức là phần sẽ chui trực tiếp vào bên trong buồng đốt - projection)
Khác biệt cơ bản nhất của cấu trúc bugi ảnh hưởng đến khoảng nhiệt là độ dài của phần sứ cách điện. Một bugi nóng có phần sứ cách điện dài hơn. Phần sứ cách điện của bugi nóng có khoảng cách từ phần đánh lửa (cực dương) đến phần tiếp xúc của sứ cách điện với vỏ kim loại của bugi dài hơn, do vậy, quãng đường để nhiệt từ mũi đánh lửa truyền đến đầu xylanh dài hơn, và do vậy mà phần đánh lửa nóng hơn. Phần mũi của bugi nóng cũng có diện tích tiếp xúc với khí cháy lớn hơn, và do đó bị nung nóng đến nhiệt độ cao hơn. Với bugi nguội thì ngược lại
Khoảng nhiệt phải được lựa chọn thật cẩn thận để đảm bảo bugi có hiệu suất nhiệt đúng. Nếu khoảng nhiệt không được lựa chọn tối ưu, có thể phát sinh những vấn đề nghiêm trọng. Nhiệt độ tối ưu của phần đánh lửa cần đạt trong khoảng giữa 500°C (932°F) và 800°C (1472°F). Hai vấn đề thường gặp nhất của bugi là đóng muội than (carbon fouling) nếu nhiệt độ < 450°C, và quá nóng, nếu nhiệt độ > 800°C
Các nguyên nhân đóng muội than
Thường xuyên lái xe tốc độ thấp và/hoặc chạy quãng ngắn
Khoảng nhiệt của bugi quá nguội
Hỗn hợp xăng/khí quá giàu (thừa xăng)
Giảm áp lực và dầu lên buồng đốt do các vòng xéc măng/ thành xylanh bị mòn
Đánh lửa quá muộn
Hệ thống đánh lửa yếu
Muội than xuất hiện khi đầu đánh lửa của bugi không đạt được nhiệt độ cần thiết để tự làm sạch ở khoảng 450°C (842°F). Muội than sẽ bị thiêu cháy khỏi sứ cách điện khi đầu đánh lửa đạt nhiệt độ tự làm sạch. Khi khoảng nhiệt được lựa chọn quá nguội so với tốc độ động cơ, nhiệt độ đầu đánh lửa (cực dương) sẽ thấp hơn 450°C và muội than sẽ đọng lại ở sứ cách điện. Khi có quá nhiều muội than đọng lại, tia lửa điện sẽ theo đường có điện trở thấp hơn, giữa phần sứ cách điện (ở cực dương) sang vỏ kim loại của bugi, thay vì đánh lửa qua khe hở bugi. Điều này thường dẫn đến bugi không đánh lửa (misfire) và càng làm trầm trọng hơn việc đóng muội
Nếu khoảng nhiệt của bugi quá nguội, bugi sẽ bị đóng muội khi động cơ chạy ở tốc độ thấp,hoặc khi hoạt động trong điều kiện lạnh, với hỗn hợp xăng khí giàu xăng. Trong một số trường hợp, phần sứ cách điện có thể được làm sạch bằng cách vận hành động cơ ở tốc độ cao hơn, giúp bugi đạt được nhiệt độ tự làm sạch. Nếu bugi bị đóng muội hoàn toàn, và động cơ làm việc không chuẩn, bugi cần được cọ sạch, thay thế và nguyên nhân làm đóng muội cần được tìm ra và khắc phục
Nguyên nhân quá nhiệt
Khoảng nhiệt của bugi quá nóng
Vặn bugi không chặt và/hoặc không có rông-đen đệm (gasket)
Đặt lửa quá sớm
Chỉ số ốc tan của nhiên liệu quá thấp
Dung dịch xăng/khí quá nghèo
Đóng muội quá nhiều trong buồng đốt
Lái xe thường xuyên trong điều kiện tải nặng
Thiếu chất bôi trơn/dung dịch làm mát động cơ
Hậu quả nghiêm trọng nhất của việc chọn bugi quá nóng là quá nhiệt. Quá nhiệt dẫn đến các điện cực bị mòn rất nhanh, và có thể dẫn đến kích nổ (pre-ignition). Kích nổ xảy ra khi hỗn hợp xăng/khí trong buồng đốt bị một vật thể nóng trong buồng đốt làm phát hỏa, trước khi bugi đánh tia lửa điện. Khi nhiệt độ của phần đánh lửa (cực dương) của bugi vượt quá 800°C, kích nổ do sứ cách điện quá nóng có thể xảy ra. Kích nổ sẽ nhanh chóng làm tăng nhiệt độ và áp suất trong buồn đốt, và có thể dẫn đến các hỏng hóc nghiêm trọng của động cơ. Khi xem xét một bugi bị quá nhiệt, hoặc bị kích nổ, có thể phát hiện các vết rộp trên bề mặt sứ cách điện, và/hoặc các điện cực bị nóng chảy
Nhìn chung, như một quy luật phổ biến, trong cùng một loại bugi, khác biệt nhiệt độ của đầu đánh lửa giữa 2 mức nhiệt là khoảng từ 70°C đến 100°C
Nhiệt độ đầu đánh lửa và hình ảnh bugi tương ứng
Một vài yếu tố cần xem xét khi chọn khoảng nhiệt của bugi hợp lý
Có nhiều yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến nhiệt độ làm việc của bugi. Sau đây là một danh sách (không đầy đủ) các yếu tố cần xem xét khi chọn bugi để tránh hư hỏng động cơ (do quá nóng) cũng như làm giảm hiệu suất động cơ (do quá nguội)
Tốc độ động cơ và tải
Nếu động cơ phải làm việc ở tốc độ cao, tải nặng, hoặc trong nhiệt độ cao trong một thời gian dài, một bugi có khoảng nhiệt nguội hơn là cần thiết
Ngược lại, nếu động cơ chạy ở tốc độ thấp, hoặc ở nhiệt độ thấp trong một thời gian dài, một bugi có khoảng nhiệt nóng hơn có thể cần đến để tránh đóng muội
Hỗn hợp xăng/khí
Hỗn hợp xăng khí quá đậm có thể làm cho nhiệt độ đầu đánh lửa của bugi giảm xuống, và muội than tích tụ, có thể tạo nên đóng muội và đánh lửa sai
Hỗn hợp xăng khí quá nghèo có thể làm nhiệt độ xylanh và đầu bugi tăng lên, có thể dẫn đến gõ (knock) và/hoặc kích nổ. Điều này có thể dẫn đến hư hỏng bugi và/hoặc hư hỏng động cơ một cách nghiêm trọng
Nếu không có dụng cụ đo tỷ lệ hỗn hợp xăng/khí, cần thường xyên xem xét bugi trong quá trình cân chỉnh động cơ để đảm bảo tỷ lệ xăng/khí thích hợp
Loại và chất lượng nhiên liệu
Nhiên liệu chất lượng thấp và/hoặc có trị số ốctan thấp có thể làm xảy ra hiện tượng gõ, làm tăng nhiệt độ của xylanh. Nhiệt độ xylanh tăng sẽ làm cho nhiệt độ của các thành phần trong buồng đốt (bugi, súp páp, pít tông....) tăng, và dẫn đến kích nổ nếu hiện tượng gõ không kiểm soát được
Khi sử dụng dung dịch xăng/ethanol, với tỷ lệ ethanol cao, và động cơ hoạt động ở công suất cao, cần chọn bugi có khoảng nhiệt nguội. Thời gian đánh lửa có thể đặt sớm hơn, do nhiên liệu ethanol có khả năng chống gõ cao hơn (trị số ốc tan cao hơn) Do hiện tượng gõ giảm, sẽ có ít "cảnh báo" bằng tiếng động từ hiện tượng gõ trước khi bugi bị quá nhiệt và kích nổ
Một số loại phụ gia trong các nhiên liệu chất lượng thấp có thể dẫn đến đóng muội bugi, làm đánh lửa sai, hoặc kích nổ
Thời điểm đánh lửa
Đánh lửa sớm 10° sẽ làm cho nhiệt độ đầu đánh lửa của bugi tăng lên khoảng 70° đến 100°C
Bugi có khoảng nhiệt nguội hơn có thể cần thiết nếu thời điểm đánh lửa được đặt sớm gần đến ngưỡng xuất hiện hiện tượng gõ. Nhiệt độ xylanh cao khi ở gần mức xuất hiện hiện tượng gõ sẽ làm cho nhiệt độ đầu bugi cao gần đến mức xuất hiện hiện tượng kích nổ
Tỷ số nén
Tăng tỷ lệ nén tĩnh/động sẽ làm tăng áp suất trong xylanh và tăng yêu cầu về trị số ốc tan của động cơ. HIện tượng gõ có thể xuất hiện dễ dàng. Nếu động cơ hoạt động ở gần mức xuất hiện hiện tượng gõ, một bugu nguội hơn là cần thiết do hiện tượng tăng cao nhiệt độ của xylanh
Hút gió cưỡng bức ( Forced Induction - Turbocharging, Supercharging)
Bugi có khoảng nhiệt thấp hơn là cần thiết do sự tăng nhiệt độ của xylanh khi áp suất tại cổ hút, và kéo theo là áp suất trong xylanh tăng, dẫn đến nhiệt độ trong xylanh tăng
Nhiệt độ và độ ẩm không khí
KHi nhiệt độ và độ ẩm của không khí giảm, thì mật độ không khí tăng lên, đòi hỏi một hỗn hợp xăng/khí giàu hơn. Nếu hỗn hợp xăng/khí không được làm giàu đúng mức, dẫn tới hỗn hợp quá nghèo, nhiệt độ và áp suất xylanh sẽ tăng, hiện tượng gõ, cũng như hệ quả làm tăng nhiệt độ của phần đánh lửa của bugi sẽ diễn ra.
Khi nhiệt độ và độ ẩm của không khí tăng, mật độ không khí giảm, dẫn đến động cơ cần một hỗn hợp xăng/khí nghèo hơn. Nếu hỗn hợp quá giàu, hiệu suất của động cơ sẽ giảm và/hoặc đóng muội than sẽ diễn ra
Áp suất khí quyển/Độ cao
ÁP suất khí quyển và áp suất trong xylanh giảm khi độ cao tăng. Kết quả là nhiệt độ đầu đánh lửa của bugi cũng giảm
Đóng muội có thể dễ dàng xảy ra nếu hỗn hợp xăng/khí không được điều chỉnh để cân bằng với ảnh hưởng của độ cao. Độ cao lớn -> ít khí -> ít nhiên liệu
Các dạng đốt bất thường
Kích nổ
Kích nổ diễn ra khi hỗn hợp xăng/khí bị đốt cháy bởi một vật thể nóng/khu vực nóng trong buồng đốt, trước khi bugi đánh tia lửa điện
Khi phần đánh lửa (cực dương) của bugi có nhiệt độ cao hơn 800°C, kích nổ do phàn sứ cách điện của bugi quá nóng sẽ diễn ra
Nguyên nhân thường gặp nhất là do chọn khoảng nhiệt của bugi sai (quá nóng) và/hoặc đặt thời điểm đánh lửa quá sớm. Một bugi bị lắp đặt sai (vặn không chặt) cũng có thể dẫn đến kích nổ do không được giải nhiệt đầy đủ (dẫn đến quá nóng)
Kích nổ sẽ làm tăng cao nhiệt độ của xylanh, cũng như áp suất trong xylanh, có thể làm nóng chảy, thủng lỗ pít tông, đốt cháy sup páp....
Gõ
Diễn ra khi một phần của hỗn hợp xăng/khí trong buồng đốt, nằm ở xa bugi, bất ngờ phát cháy do áp suất của vùng khí cháy gần đầu bugi (vùng khí cháy này do bugi đánh lửa đốt cháy) Hai vùng cháy này nhanh chóng lan rộng và va chạm nhau với áp suất cao, tạo nên tiếng gõ.
Hiện tượng gõ thường xuất hiện khi sử dụng nhiên liệu có trị số ốc tan thấp. Nhiên liệu có trị số ốc tan thấp có khả năng chống gõ thấp (khả năng chống phát cháy thấp)
Hiện tượng gõ có liên quan đến thời gian đánh lửa (Gõ đôi khi còn được gọi là "tiếng gõ bugi) Đánh lửa muộn hơn sẽ làm giảm tiếng gõ
Gõ nặng sẽ dẫn đến kích nổ
Gõ nặng sẽ làm hỏng, mài mòn các chi tiết trong buồng đốt
Gõ đôi khi còn được gọi là tiếng "ping" hoặc tiếng nổ (“ping” or “detonation”).
Đánh lửa sai
Đánh lửa sai diễn ra khi tia lửa điện chạy theo đường có điện trở thấp, thay vì đi qua khe hở bugi. Đánh lửa sai diễn ra do
Đóng muội than
Mòn/hư hỏng các bộ phận của hệ thống đánh lửa
Khe hở bugi quá lớn
Thời điểm đánh lửa quá sớm hoặc quá muộn
Bugi bị hư hỏng (nứt vỡ phần cách điện, các điện cực bị chảy ....)
Các thành phần của hệ thống đánh lửa không phù hợp (điện trở bugi, điện trở dây dẫn,bobin đánh lửa, các bộ phận đánh lửa....)
Điện thế sơ cấp/thứ cấp của bô bin không đủ - Điện thế để tạo tia lửa điện cao hơn điện thế do bô bin cung cấp