(News.oto-hui.com) – Trong động cơ cháy cưỡng bức, quá trình cháy bắt đầu khi nguồn lửa xuất hiện ở cực bugi trong môi trường hòa khí đã được hòa trộn trước, sau đó xuất hiện màng lửa lan truyền theo mọi hướng tới khắp không gian buồng cháy. Tuy nhiên, trong quá trình cháy của động cơ cháy cưỡng bức khi điều kiện động cơ hoạt động không ổn định sẽ xảy ra hiện tượng cháy không bình thường. Vậy những hiện tượng cháy không bình thường là gì? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết này.
1. Hiện tượng cháy kích nổ:
a. Hiện tượng cháy kích nổ:
Là một hiện tượng cháy không bình thường trong động cơ cháy cưỡng bức. Sau khi bật tia lửa điện và hình thành màng lửa thì màng lửa bắt đầu lan truyền. Trong quá trình lan truyền, áp suất và nhiệt độ hòa khí ở phía trước màng lửa được tăng lên liên tục do bức xạ nhiệt và do bị chèn ép bởi kết quả nhả nhiệt của phần hòa khí cháy đã gây ra, làm gia tăng phản ứng hóa học tại khu vực phía trước màng lửa.
Càng xa màng lửa trung tâm, phản ứng phía trước màng lửa càng sâu. Nếu màng lửa trung tâm lan tới kịp thời đốt cháy số hòa khí này thì đây là hiện tướng cháy bình thường.
Tuy nhiên, nếu số hòa khí trên tự bốc cháy khi màng lửa trung tâm chưa kịp lan tới thì số hòa khí này sẽ tạo màng lửa mới. Dựa trên kết quả chụp ảnh nhanh có thể thấy, tốc độ lan truyền màng lửa đạt tới 1500 đến 2000 m/s, làm hòa khí chưa cháy được bốc cháy với tốc độ cực lớn.
b. Tác hại của cháy kích nổ:
Thực tế, cháy kích nổ là hiện tượng cháy mang tính nổ phá. Do tốc độ cháy nhanh, dung tích hòa khí không kịp giãn nỡ làm cho áp suất và nhiệt độ tăng lên đột ngột tạo sóng áp suất truyền đi mọi phương theo tốc độ truyền âm, đập vào thành vách xilanh gây nên tiếng gõ kim loại sắc và đanh.
Như đồ thị trên ta có thể thấy, áp suất môi chất cuối kỳ cháy giãn nở nhanh có dao động rất lớn, áp suất tạo nên do cháy kích nổ tăng đột biến tạo sóng áp suất. Khi kích nổ, ngoài gây tiếng gõ, do nhiệt độ tăng cao, CO2 và các sản phẩm cháy khác còn bị phân hủy thành CO, NO và muội than gây khói đen và tàn than đỏ một cách gián đoạn trong khí xả.
Cháy kích nổ còn gây phá hoại bề mặt thành xilanh cũng như lớp dầu bôi trơn bao phủ thành xilanh, từ đó khả năng giải nhiệt cho xilanh bị giảm, làm tăng nhiệt các chi tiết máy trong xilanh gây ra hiện tượng quá nhiệt ở động cơ.
Do vậy, không nên để động cơ hoạt động ở tình trạng cháy kích nổ – cháy không bình thường này quá lâu vì sẽ làm giảm hiệu suất cũng như tính kinh tế của động cơ, gây hư hại như chạy piston, xupap, hỏng bạc, vỡ lớp cách điện của bugi,…
c. Các nhân tố ảnh hưởng tới cháy kích nổ:
Có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng tới cháy kích nổ, để tiện phân tích chúng ta có thể lý giải việc phát sinh kích nổ như sau:
Sau khi đã bật tia lửa điện, màng lửa trung tâm bắt đầu lan truyền. Gọi t1 là thời gian lan truyền của màng lửa (tính từ lúc màng lửa trung tâm bắt đầu lan truyền đến khi lan truyền hết buồng cháy), t2 là khoảng thời gia từ khi màng lửa trung tâm bắt đầu lan tới khi hòa khí tự bốc cháy. Nếu t1>t2 sẽ xảy ra kích nổ, ngược lại t1<t2 sẽ không xảy ra kích nổ. Do vậy chúng ta cần quan tâm tới các nhân tố làm giảm t1 và tăng t2 để ngăn hiện tượng kích nổ.
Chẳng hạn như: giảm nhiệt độ hoặc tăng hàm lượng khí sót ở khu vực cuối hành trình màng lửa làm cho hòa khí quá đậm hoặc quá nhạt. Có nhiều nhân tố để thực hiện các yêu cầu trên, các nhân tố chính đó là: chỉ số octan, tỉ số nén, cấu tạo buồng cháy, thời gian đánh lửa, thành phần hòa khí, chế độ tải của động cơ,….
2. Hiện tượng cháy sớm:
a. Hiện tượng cháy sớm:
Đây cũng là một trong những hiện tượng cháy không bình thường trong động cơ cháy cưỡng bức. Cháy sớm xảy ra trước khi bugi bật tia lửa điện, làm sai quy luật cháy bình thường của động cơ vì xuất hiện những điểm hoặc mặt nóng rực trong buồng cháy, phần lớn do muội than tích nhiệt trên xupap thải hoặc trên cực bugi.
Đặc trưng bên ngoài của hiện tượng cháy sớm cũng tương tự như cháy kích nổ, không những gây ra tiếng gõ kim loại trầm đục mà còn làm cho áp suất tăng cao, làm giảm tuổi thọ của động cơ.
Cháy sớm là do kết quả do một điểm hoặc một diện tích nhỏ nóng rực gây ra, nói chung cháy sớm xuất hiện trước khi bật tia lửa điện và không tạo ra sóng áp suất như cháy kích nổ.
b. Nguyên nhân gây nên cháy sớm:
Có rất nhiều nguyên nhân gây nên hiện tượng cháy sớm, ví dụ cấu tạo của động cơ, tình trạng sử dụng, lọc nhiên liệu, loại dầu bôi trơn, …. Tất cả các yếu tố làm tăng áp suất môi chất và nhiệt độ môi chất trong xi lanh thúc đẩy việc tạo muội than hoặc các mặt nóng rực bên trong buồng cháy đều là những nguyên nhân gây cháy sớm.
3. Những hiện tượng cháy không bình thường khác:
a. Rất khó tắt máy khi ngắt điện:
Ngắt điện rồi động cơ vẫn tiếp tục làm việc khá lâu ở chế độ không tải, với tiếng gõ máy rất nhanh và không ổn định. Hiện tượng cháy không bình thường này xảy ra là do tỉ số nén cao làm cho hòa khí tự bốc cháy khi nén vì nhiệt độ và áp suất cuối kỳ nén đảm bảo cho thời gian cháy trễ của hòa khí ngắn hơn là thời gian lưu lại của hòa khí ở trạng thái nén trong xylanh khi tốc độ quay là 200 đến 300v/p.
Thời gian chịu nén của hòa khí tương ứng với -20 đến +20 độ của góc quay trục khuỷu (thể tích buồng cháy ít thay đổi) do đó thời gian cháy trễ của hòa khí không quá 30.10^-3s, ở một nhiệt độ đủ cao thì thời gian cháy trễ không phụ thuộc vào áp suất nữa, do đó dù có đóng hết bướm ga cũng không tắt máy được.
Muốn khắc phục tình trạng này thì ta phải cắt nhiên liệu cấp cho động cơ.
b. Nổ trên ống xả
Nổ trên ống xả là do có hiện tượng bỏ lửa của một vài xilanh, tạo nên sự tồn tại của hòa khí chưa cháy trên đường xả và trong ống tiêu âm. Số hòa khí trên lại được châm cháy bởi khí thải của các xilanh khác. Nếu hiện tượng cháy rớt của các xilanh này kéo dài tới đầu quá trình thải hay nói cách khác nổ trên đường ống thải là kết quả của việc bốc cháy hòa khí sót trên đường ống thải.
Muốn khắc phục hiện tượng này cần điều chỉnh lượng hòa khí không được quá đậm hoặc quá loãng gây cháy rớt kéo dài, đồng thời kiểm tra hệ thống đánh lửa tránh hiện tượng bỏ lửa.
Video phân biệt hiện tượng cháy kích nổ và cháy sớm:
Bài viết liên quan:
- Giải thích tại sao phải đánh lửa sớm
- Phân biệt hiện tượng cháy sớm và kích nổ – Cách khắc phục
- Quá trình cháy trong động cơ đốt trong có gì đặc biệt?
- Giải thích thuật ngữ Swirl và Tumble – Dòng chảy xoáy lốc ngang và xoáy lốc dọc trong buồng đốt
