Glow Plug – Bugi sấy là một thiết bị gia nhiệt sưởi ấm được sử dụng để hỗ trợ khởi động động cơ diesel trong thời tiết lạnh. Thiết bị này là một miếng kim loại hình bút chì có bộ phận làm nóng bằng điện ở đầu.
Hệ thống bugi sấy bao gồm một bugi sấy duy nhất trong ống góp nạp hoặc một bugi sấy trên mỗi xi lanh. Trong các hệ thống cũ hơn, người lái xe phải kích hoạt thủ công hệ thống bugi sấy và đợi khoảng 20 giây trước khi khởi động động cơ. Các hệ thống mới hơn sẽ tự động kích hoạt bugi sấy trước khi khởi động động cơ và có thời gian khởi động nhanh hơn.
Động cơ diesel, không giống như động cơ đánh lửa cưỡng bức thông thường, không sử dụng bugi để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu không khí. Thay vào đó, chúng chỉ dựa vào quá trình nén để tăng nhiệt độ của không khí đến mức nhiên liệu tự bốc cháy khi đưa vào không khí nóng, áp suất cao. Khi môi trường xung quanh động cơ lạnh, năng lượng nhiệt của không khí – mà trước đây nó đã nhận được từ quá trình nén của động cơ – sẽ được đầu xi-lanh và khối động cơ hấp thụ, và cuối cùng được truyền vào không khí xung quanh động cơ. Khi nhiệt độ không khí xung quanh động cơ xuống dưới một giá trị nhất định, tùy thuộc vào thiết kế đầu xi lanh, (40 °C đối với buồng phun nhiên liệu đốt trước, 20 °C đối với buồng phun xoáy và 0 °C đối với động cơ phun trực tiếp), động cơ mất quá nhiều nhiệt nén để bắt đầu quá trình đốt cháy một cách đáng tin cậy và động cơ không khởi động được. Bugi sấy được sử dụng để giúp khắc phục vấn đề này bằng cách đưa thêm năng lượng nhiệt vào buồng đốt.
Cấu tạo bugi sấy
Bugi sấy trông giống như một cây bút chì kim loại ngắn. Bộ phận gia nhiệt được lắp vào đầu của nó. Dây tóc Glowplug phải được làm từ một số vật liệu nhất định, chẳng hạn như bạch kim và iridium, có khả năng chống lại quá trình oxy hóa và nhiệt độ cao.
Chức năng của Bugi sấy
Cải thiện tiêu chuẩn khí thải của động cơ diesel ngày càng được ưu tiên. Bugi sấy đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu tác động môi trường của khí thải diesel, bên cạnh việc đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất của động cơ. Để bắt đầu quá trình đốt cháy trong động cơ diesel, không khí được nén trong buồng để tăng nhiệt độ và áp suất, sau đó nhiên liệu được thêm vào không khí này để bắt đầu chu trình đốt, cung cấp năng lượng cho động cơ.
Nếu nhiệt độ không khí quá thấp thì một số nhiên liệu được cung cấp có thể không cháy hết. Nhiên liệu không cháy hết sẽ chuyển thành carbon và thoát ra ngoài qua ống xả, gây ô nhiễm cho môi trường. Để giảm thiểu lượng nhiên liệu không cháy hết, Bugi sấy cung cấp thêm nhiệt cho không khí và đảm bảo buồng đốt đạt đến nhiệt độ cần thiết cho chu trình đốt sạch.
Hệ thống quản lý động cơ (EMS) cũng có thể kích hoạt Bugi sấy để cung cấp nhiệt cho bộ lọc hạt diesel (DPF), đốt cháy các hạt bồ hóng độc hại trước khi chúng thoát ra khỏi khí thải trong một quá trình gọi là tái tạo bộ lọc hạt diesel (DPF). Điều này đốt cháy các hạt bồ hóng, có nghĩa là nó sẽ không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường.
Chức năng của Bugi sấy là để động cơ diesel khởi động một cách đáng tin cậy khi nhiệt độ bên ngoài thấp và chạy với độ ồn thấp cũng như lượng khí thải thấp trong giai đoạn khởi động. Bugi sấy phải nhanh chóng cung cấp nhiệt độ cao để hỗ trợ quá trình đốt cháy, sau đó duy trì nhiệt độ này bất kể các điều kiện biên hoặc thậm chí điều chỉnh nhiệt độ đó cho phù hợp với chúng.
Trong quá trình gia nhiệt trước, dòng điện cao ban đầu chạy qua các cực kết nối và cuộn điều chỉnh đến cuộn dây gia nhiệt. Cuộn dây gia nhiệt nhanh chóng nóng lên, khiến vùng gia nhiệt của bugi nóng sáng lên. Nhiệt độ lan tỏa nhanh chóng. Sau từ 2 đến 5 giây, thanh gia nhiệt gần như phát sáng ngay trên thân bugi. Điều này làm tăng thêm nhiệt độ của cuộn dây điều chỉnh, vốn đã bị dòng điện làm nóng. Kết quả là điện trở của cuộn dây điều chỉnh tăng lên và dòng điện giảm xuống mức đảm bảo bugi sấy không có nguy cơ bị hư hỏng, giúp cho bugi sấy không bị quá nóng. Nếu động cơ không khởi động, bộ điều khiển thời gian gia nhiệt sẽ tắt bugi sấy sau một thời gian chờ nhất định. Các loại xe kiểu cũ thường được lắp bugi sấy chỉ gia nhiệt trước và trong giai đoạn khởi động.
Kích hoạt bugi sấy
Đối với các xe cũ, người lái xe cần kích hoạt Bugi sấy trong khoảng 20 giây trước khi nổ máy. Điều này đạt được bằng cách để công tắc đánh lửa ở vị trí “ON” và chỉ di chuyển nó sang “khởi động” sau khi Bugi sấy đã làm nóng xong động cơ. Khi động cơ đã hoạt động, một số ô tô tiếp tục sử dụng Bugi sấy cho đến khi động cơ đạt đến nhiệt độ hoạt động nhằm giảm lượng khí thải diesel. Tương tự, một số động cơ sẽ kích hoạt lại Bugi sấy nếu nhiệt độ của động cơ khi tải nhẹ giảm xuống dưới một ngưỡng nhất định để cải thiện hiệu suất của động cơ.
Nhiều động cơ hiện đại tự động kích hoạt Bugi sấy khi người vận hành mở khóa xe hoặc mở cửa xe, do đó đơn giản hóa quy trình và rút ngắn thời gian chờ đợi mà người vận hành phải đợi trước khi động cơ khởi động. Ngoài ra, thời gian cần thiết để làm nóng trước động cơ thường là 6-8 giây. Một số phương tiện có đèn cảnh báo trên bảng điều khiển và đèn này sẽ tắt khi động cơ đã được làm nóng trước.
Giai đoạn sau gia nhiệt
Các bugi sấy tiếp tục gia nhiệt sau khi khởi động để giảm lượng khói trắng hoặc xanh lam sinh ra và duy trì độ ổn định tốt ở chế độ không tải cho đến khi động cơ đủ ấm. Giai đoạn làm nóng sau phụ thuộc vào nhiệt độ động cơ, chế độ lái và các điều kiện môi trường khác. Các bugi sấy sẽ được kích hoạt khi:
- Trước khi khởi động
- Trong giai đoạn khởi động
- Sau khi khởi động
- Trong khi động cơ đang hoạt động (ở chế độ dừng, không tải, tải nhẹ)
Động cơ diesel cải tiến có độ nén thấp hơn. Kết quả là hỗn hợp diesel/không khí không tự bốc cháy nữa trong trường hợp động cơ nguội. Do đó cần có một hệ thống sấy sau. Nó vẫn hoạt động ngay cả khi động cơ đã chạy – giúp động cơ vận hành thoải mái và tiết kiệm nhiên liệu, ví dụ: trong thành phố hoặc giao thông dừng và đi.
Giai đoạn làm nóng sơ bộ được điều khiển bằng điện tử bắt đầu khi khóa điện được bật. Quá trình này kéo dài khoảng 2 đến 5 giây ở nhiệt độ bên ngoài bình thường, sau thời gian đó động cơ đã sẵn sàng khởi động. Quá trình gia nhiệt sau kéo dài tối đa ba phút sau khi động cơ khởi động để giảm thiểu phát thải chất độc hại và tiếng ồn. Ví dụ, trạng thái vận hành của động cơ được xác định bằng cách đo nhiệt độ chất làm mát. Quá trình gia nhiệt sau kéo dài cho đến khi nhiệt độ chất làm mát đạt 70°C hoặc dừng lại sau khi hết thời gian cài đặt trong sơ đồ đặc tính. Gia nhiệt sau thường không xảy ra nếu nhiệt độ nước làm mát trên 70°C trước khi khởi động động cơ.
Khởi động nhanh
Với Bugi sấy sau, có thể giảm thời gian gia nhiệt xuống từ 2 đến 5 giây. Để đạt được điều này, các kỹ sư thiết kế đã giảm đường kính của thanh gia nhiệt ở đầu trước của nó. Kết quả là thanh gia nhiệt bắt đầu gia nhiệt rất nhanh ở vùng này. Ở nhiệt độ 0°C, chỉ mất 2 giây để sẵn sàng khởi động. Ở nhiệt độ thấp hơn, việc điều chỉnh thời gian gia nhiệt cho phép hệ thống thích ứng với các yêu cầu và tăng thời gian gia nhiệt tương ứng (ở –5°C đến khoảng 5 giây và ở –10°C đến khoảng 7 giây).
