Bugi đánh lửa là một thành phần quan trọng trong động cơ xăng. Nó được bắt ren vào đầu xi lanh của động cơ, tạo ra tia lửa điện cần thiết để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí nén trong động cơ chạy bằng xăng. Loại Bugi cắm phù hợp và kích thước khe hở giữa các điện cực ở đầu Bugi được nhà sản xuất ô tô chỉ định và việc sử dụng loại Bugi phù hợp là rất quan trọng để đạt được hiệu suất phù hợp. Bugi bị bẩn, mòn hoặc lỏng có thể gây ra tiếng ồn bất thường. Khoảng thời gian thay thế bugi thường là khoảng 100.000 dặm (160.000 km) ở những chiếc xe mới hơn, đã đơn giản hóa việc bảo trì Bugi.
Chức năng
Spark Plug – Bugi đóng vai trò quan trọng trong động cơ xăng. Nó có nhiệm vụ đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu/không khí. Chất lượng đánh lửa này ảnh hưởng đến một số yếu tố có tầm quan trọng lớn đối với cả việc lái xe và môi trường. Chúng bao gồm khả năng vận hành êm ái, hiệu suất và hiệu quả của động cơ cũng như lượng khí thải gây ô nhiễm. Trong điều kiện thông thường, bugi phải đánh lửa từ 500 đến 3.500 lần mỗi phút, điều đó cho thấy rõ sự đóng góp của công nghệ bugi hiện đại trong việc tuân thủ các tiêu chuẩn khí thải hiện hành và giảm mức tiêu thụ nhiên liệu to lớn như thế nào.
Nếu chúng ta xem xét cấu tạo cơ bản của bugi thì không có thay đổi sâu sắc nào trong 50 năm qua. Bugi bao gồm một lõi kim loại được đặt trong chất cách điện bằng gốm. Tất cả được bao quanh bởi một vỏ kim loại có ren bắt vào đầu xi lanh và thường có phần lục giác ở phía trên cho phép tháo lắp bằng khẩu lục giác. Mục đích chính của kết cấu là đảm bảo rằng mạch điện ở điện áp cao trên bugi được đóng lại bằng một tia lửa điện nhảy từ điện cực giữa đến điện cực nối đất.
Terminal – Đầu cực bugi
Kết nối đầu cực bugi thường được thiết kế dưới dạng kết nối SAE hoặc ren 4 mm. Cáp đánh lửa hoặc cuộn dây kết nối được cắm vào đầu cực bugi. Trong cả hai trường hợp, điện áp cao được ghép ở đây phải được truyền đến đầu kia của bugi. Chất cách điện bằng gốm có hai nhiệm vụ. Mục đích chính của nó là cách nhiệt, nhờ đó nó ngăn chặn sự phóng điện của điện áp cao tới mass của xe (nối đất) và dẫn nhiệt đốt đến đầu xi lanh. Rào chắn dòng rò dạng sóng ở bên ngoài chất cách điện ngăn chặn rò rỉ điện áp tới mass xe. Khi đó nó mở rộng đường đi và tăng điện trở, từ đó đảm bảo rằng năng lượng đi theo đường có ít điện trở nhất – đường đi qua điện cực giữa. Để đảm bảo khả năng tương thích điện từ (EMC) và do đó đảm bảo hoạt động không có lỗi của các thiết bị điện tử trên bo mạch, chất nung chảy thủy tinh được sử dụng bên trong bugi để ngăn chặn nhiễu.
Điện cực giữa của bugi tiêu chuẩn chủ yếu được làm bằng hợp kim niken. Tia lửa điện phải nhảy từ đầu điện cực này sang điện cực nối đất. Vỏ kim loại được gắn chắc chắn vào đầu xi lanh thông qua kết nối ren và do đó đóng vai trò quan trọng trong việc tản nhiệt, thải phần lớn nhiệt sinh ra trong quá trình cháy thông qua kết nối này. Vòng đệm ngăn khí đốt thoát ra ngoài bugi ngay cả ở áp suất đốt cao, và do đó nó sẽ ngăn ngừa được tổn thất áp suất. Hơn nữa, nó dẫn nhiệt đến đầu xi-lanh và cân bằng các đặc tính giãn nở khác nhau của đầu xi-lanh và vỏ bugi. Các vòng đệm bên trong tạo ra sự kết nối kín khí giữa chất cách điện và vỏ kim loại, đảm bảo khả năng bịt kín tối ưu. Điện cực nối đất của bugi tiêu chuẩn được làm bằng hợp kim niken. Nó đại diện cho cực đối diện của điện cực giữa ở trạng thái bình thường.
Nhiệt độ và dòng nhiệt
Một bugi đánh lửa hiện đại phải được thiết kế riêng để đáp ứng yêu cầu của các thiết kế động cơ và điều kiện lái xe khác nhau. Vì vậy, không thể có một bugi đánh lửa hoạt động mà không gặp bất kỳ khó khăn nào ở tất cả các động cơ. Do sự thay đổi nhiệt độ trong các buồng đốt tương ứng ở các động cơ khác nhau nên cần có bugi đánh lửa có mức nhiệt khác nhau. Đánh giá nhiệt này được thể hiện bằng cách sử dụng số được gọi là số đánh giá nhiệt. Các mức nhiệt này biểu thị nhiệt độ trung bình được đo ở các điện cực và chất cách điện, tương ứng với tải động cơ trong từng trường hợp. Bugi yêu cầu một khoảng nhiệt độ đặc biệt để hoạt động tốt nhất. Ngưỡng dưới của cửa sổ này là nhiệt độ bugi là 450°C, đây được gọi là nhiệt độ tối thiểu tự làm sạch. Bắt đầu từ ngưỡng nhiệt độ này, các hạt carbon tích tụ trên đầu chất cách điện sẽ bị đốt cháy.
Nếu nhiệt độ vận hành liên tục nằm dưới điểm này, các hạt carbon dẫn điện có thể tích tụ, hình thành cặn lắng cho đến khi điện áp đánh lửa chạy qua lớp carbon tới mass của xe thay vì tạo thành tia lửa điện. Ở nhiệt độ bugi từ 850°C trở lên, chất cách điện nóng lên đến mức có thể xảy ra hiện tượng đánh lửa không kiểm soát được trên bề mặt của nó, được gọi là đánh lửa phát sáng – glow ignition. Quá trình đốt cháy bất thường, không được kiểm soát như vậy có thể dẫn đến hư hỏng động cơ.
Tản nhiệt
Sự phát triển nhiệt thay đổi rất nhiều tùy theo động cơ. Ví dụ, động cơ tăng áp chạy nóng hơn đáng kể so với động cơ hút khí tự nhiên. Do đó, mỗi động cơ đều có một bugi đánh lửa có thể truyền nhiệt đến đầu xi-lanh được xác định chính xác và đảm bảo duy trì cửa sổ nhiệt độ tối ưu. Chỉ số nhiệt cung cấp thông tin về độ bền nhiệt của bugi. Mỗi nhà sản xuất bugi đều có cách biểu thị mức nhiệt riêng. Gần 60% nhiệt lượng được thải ra ngoài qua vỏ và ren bugi. Vòng đệm dẫn truyền ít hơn 40% đến đầu xi lanh. Phần trăm nhỏ còn lại (chiếm 10%) chảy ra ngoài qua điện cực giữa. Chất cách điện hấp thụ nhiệt trong buồng đốt và dẫn nhiệt vào bên trong bugi. Bất cứ nơi nào nó tiếp xúc với vỏ máy đều sẽ dẫn nhiệt. Bằng cách tăng hoặc giảm kích thước diện tích bề mặt tiếp xúc này, có thể xác định được bugi đang dẫn nhiệt nhiều hay ít qua vỏ. Diện tích bề mặt tiếp xúc lớn hơn đối với bugi có độ bền nhiệt cao hơn. Đối với bugi có độ bền nhiệt thấp hơn thì kích thước nhỏ hơn.
Bảo vệ môi trường
Ngày nay hơn bao giờ hết, việc bảo vệ môi trường là trọng tâm chú ý của các vấn đề về ô tô. Đặc biệt chú ý đến khí thải. Đặc biệt, bugi đánh lửa tiêu chuẩn có thể bị mòn thông thường. Khi đánh lửa, mỗi tia lửa sẽ loại bỏ các hạt cực nhỏ khỏi các điện cực. Kết quả là, khoảng cách giữa các điện cực sẽ lớn hơn sau nhiều nghìn km di chuyển và nguy cơ bỏ máy tăng lên. Mỗi khi bugi đánh lửa sai, lượng xăng có giá trị sẽ được bơm vào nhưng không cháy. Kết quả là, ô nhiễm môi trường gia tăng đáng kể chỉ do lượng tiêu thụ tăng trên mỗi km. Hơn nữa, nhiên liệu chưa cháy hết trong bộ chuyển đổi xúc tác có thể bốc cháy gây nổ, gây hư hỏng khiến bộ chuyển đổi xúc tác không thể biến các chất độc hại như carbon monoxide, nitơ oxit và hydrocarbon trở nên vô hại và cần phải thay thế nó.
Bảo trì, duy trì giá trị
Xe cộ là một mặt hàng kỹ thuật rất phức tạp mà chức năng của nó chỉ có thể được duy trì nếu tất cả các bộ phận đều hài hòa hoàn hảo. Cần phải bảo dưỡng thường xuyên nếu muốn duy trì trạng thái hài hòa này cho động cơ, một trong những bộ phận khó khăn nhất của xe. Điều này bao gồm việc sử dụng bugi đánh lửa chất lượng cao có đặc tính kỹ thuật giúp bộ truyền động hoạt động mà không gặp sự cố và do đó đảm bảo tuổi thọ lâu dài.
An toàn
Bugi đánh lửa ở tình trạng hoạt động hoàn hảo là điều cần thiết để xe vận hành an toàn. Do đó, bugi nên được thay thế không muộn hơn thời điểm kết thúc thời gian thay thế do nhà sản xuất động cơ quy định. Quan trọng: Khi lắp ráp bugi cần một mô-men xoắn xiết được đo chính xác. Điều này đòi hỏi phải sử dụng một công cụ đặc biệt được gọi là cờ lê lực. Nếu bugi không đủ chặt, áp suất sẽ thoát ra khỏi piston và bugi có thể bị quá nhiệt. Ngoài ra còn có nguy cơ chất cách điện của bugi bằng gốm sẽ bị gãy. Điều này có thể làm hỏng piston và do đó dẫn đến hư hỏng động cơ. Ngược lại, nếu đặt mô-men xoắn quá cao, bugi có thể bị nứt, vỡ, dẫn đến phải thay đầu xi-lanh. Ngay cả khi điều này không xảy ra, bugi bị vặn quá chặt có thể bị quá nóng trong quá trình vận hành, dẫn đến hư hỏng động cơ.
