Nghiên cứu quá trình cháy trong động cơ châm cháy cưỡng bức và biện pháp nâng cao hiệu suất nhiệt của động cơ

Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Những năm gần đây cùng với sự phát triển chung của xã hội, sự tiến bộ
về khoa học kĩ thuật của nhân loại đã bước lên một tầm cao mới. Rất nhiều
những thành tựu khoa học kĩ thuật, những phát minh, sáng chế mang đậm tính
hiện đại và có tính ứng dụng cao. Là một quốc gia có nền kinh tế lạc hậu,
nước ta đã và đang có những cải cách mới để thúc đẩy kinh tế. Việc tiếp thu,
áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến của thế giới đang rất được nhà nước
quan tâm nhằm cải tạo, đẩy mạnh phát triển các ngành công nghiệp mới, với
mục đích đưa nước ta từ một nước nông nghiệp lạc hậu thành một nước công
nghiệp phát triển. Trải qua rất nhiều năm phấn đấu và phát triển. Hiện nay
nước ta đã là thành viên của khối kinh tế quốc tế WTO. Với việc tiếp cận các
quốc gia có nền kinh tế phát triển, chúng ta có thể giao lưu, học hỏi kinh
nghiệm, tiếp thu và áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến để phát triển hơn
nữa nền kinh tế trong nước, bước những bước đi vững chắc trên con đường
quá độ lên CNXH.
Trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng, đầu
tư phát triển thì công nghiệp ôtô là một trong những ngành tiềm năng. Do sự
tiến bộ về khoa học công nghệ nên quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hoá
phát triển một cách ồ ạt, tỉ lệ ô nhiễm nguồn nước và không khí do chất thải
công nghiệp ngày càng tăng. Các nguồn tài nguyên thiên nhiên như: Than, đá,
dầu mỏ,. . . Bị khai thác bừa bãi nên ngày càng cạn kiệt. Điều này đặt ra bài
toán khó cho ngành động cơ đốt trong (ĐCĐT) nói chung và ôtô nói riêng, đó
là phải đảm bảo chất lượng khí thải và tiết kiệm nhiên liệu. Các hãng sản xuất
ôtô như FORD, TOYOTA, MESCEDES,... đã có rất nhiều cải tiến về mẫu
mã, kiểu dáng cũng như chất lượng phục vụ của xe, nhằm đảm bảo an toàn
cho người sử dụng, giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường do khí thải. Đặc biệt là

2

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

tiết kiệm nhiên liệu nhưng hiệu suất vẫn phải đạt ở mức cao. Điều đó đòi hỏi
các nhà chế tạo phải tìm ra những biện pháp để đáp ứng được yêu cầu đã nêu
trên. Chính vì những lí do trên em đã chọn đề tài “Nghiên cứu quá trình
cháy trong động cơ châm cháy cưỡng bức và biện pháp nâng cao hiệu suất
nhiệt của động cơ” để làm đề tài nghiên cứu cho khóa luận tốt nghiệp của
em.
2. Mục đích của đề tài
 Nghiên cứu cơ sở lí thuyết về quá trình cháy để có cái nhìn toàn diện về
quá trình cháy trong động cơ xăng.
 Nghiên cứu quá trình cháy trong động cơ xăng, những hiện tượng cháy
không bình thường và các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình cháy.
 Đưa ra biện pháp nâng cao hiệu suất nhiệt của động cơ.
3. Nhiệm vụ của đề tài
 Tìm hiểu khái niệm cơ bản về bốc cháy và phát hỏa của nhiên liệu.
 Nghiên cứu các hiện tượng cháy của nhiên liệu.
 Nghiên cứu quá trình cháy của động cơ xăng, những hiện tượng cháy
không bình thường và các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình cháy.
 Đưa ra biện pháp nâng cao hiệu suất nhiệt của động cơ.
4. Đối tượng nghiên cứu
 Quá trình cháy trong động cơ xăng.

5. Phương pháp nghiên cứu
 Lí thuyết.
6. Kết cấu nội dung
Chương 1: Cơ sở lí thuyết về quá trình cháy
1.1.

Khái niệm cơ bản về bốc cháy và phát hỏa của nhiên liệu

1.1.1. Lí thuyết phát hỏa do nhiệt
1.1.2. Lí thuyết phát hỏa theo phản ứng dây chuyền

3

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

1.1.3. Phản ứng dây chuyền và nhiệt
1.2.

Hiện tượng cháy của nhiên liệu

1.2.1. Đặc tính màng lửa của hòa khí đều
1.2.2. Lí thuyết lan truyền màng lửa
1.2.3. Tốc độ lan truyền màng lửa Sn
1.2.4. Tốc độ lan truyền màng lửa biểu kiến Sf
1.2.5. Lan truyền màng lửa chảy rối

Chương 2: Quá trình cháy trong động cơ châm cháy cưỡng bức
2.1.

Xăng và tính chất của nó

2.1.1. Thành phần chính của xăng
2.1.2. Đánh giá tính chống kích nổ của xăng
2.2.

Quá trình cháy trong động cơ xăng

2.2.1. Thời kì cháy trễ I
2.2.2. Thời kì cháy nhanh II
2.2.3. Thời kì cháy rớt III
2.3. Các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình cháy trong động cơ châm cháy
cưỡng bức
2.3.1. Ảnh hưởng của thành phần khí hỗn hợp
2.3.2. Ảnh hưởng của tia lửa điện tới quá trình cháy
2.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ quay của trục khuỷu động cơ
2.3.4. Ảnh hưởng của tải trọng
2.3.5. Ảnh hưởng của cường độ làm mát
2.3.6. Ảnh hưởng của tỉ số nén
2.3.7. Ảnh hưởng của hình dạng buồng cháy
2.4.

Những hiện tượng cháy không bình thường trong động cơ châm cháy

cưỡng bức
2.4.1. Cháy sớm

4

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

2.4.2. Cháy kích nổ
2.4.3. Một số biểu hiện của cháy không bình thường
Chương 3: Biện pháp nâng cao hiệu suất nhiệt của động cơ
3.1.

Điều chỉnh lượng hỗn hợp phù hợp

3.1.1. Thành phần hòa khí
3.1.2. Phân phối hòa khí vào các xilanh
3.2.

Điều chỉnh góc đánh lửa phù hợp

3.2.1. Điều chỉnh góc đánh lửa theo tốc độ vòng quay trục khuỷu
3.2.2. Điều chỉnh góc đánh lửa theo tải trọng

5

SV: Trần Thị Bích Nguyệt

Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH CHÁY
1.1. Khái niệm cơ bản về bốc cháy và phát hỏa của nhiên liệu
1.1.1. Lí thuyết phát hỏa do nhiệt
Khi hòa khí (hỗn hợp nhiên liệu và không khí) gây phản ứng ôxi hóa
trong một bình chứa, nếu tốc độ nhả nhiệt của phản ứng q1 lớn hơn tốc độ tản
nhiệt cho thành q2, thì nhiệt độ được tích lũy dần và nâng cao nhiệt độ hòa
khí; nếu nhiệt lượng được tích lũy theo khiểu tăng tốc, sẽ làm tăng nhanh tốc
độ phản ứng, sau cùng phản ứng đột ngột gây phát hỏa, bốc cháy.
Gọi V : thể tích bình chứa
S : diện tích thành bình
T0 : nhiệt độ thành bình
Nếu hòa khí thực hiện phản ứng ở cấp n (có n phần tử khác nhau tham gia)
E

với tốc độ phản ứng : v = K0.Can. e RT
Trong đó :

K0 : hằng số tốc độ phản ứng;
Ca : nồng độ của hòa khí;
E : năng lượng hoạt hóa của phản ứng;
R : hằng số khí.
Tốc độ nhả nhiệt của phản ứng q1:
q1 = v.V.ΔH , ΔH: nhiệt trị thấp của hòa khí.
E

Thay v vào phương trình trên ta được: q1 = K0.Can. e RT .V. ΔH
Tốc độ nhả nhiệt cho thành bình q2:
q2 = K.S.(T- T0)

k : hệ số trao đổi nhiệt (J/m2.S.độ).
S : diện tích thành bình (m2).

6

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

Nếu thay đổi áp suất trung bình do mật độ môi chất Ca cũng thay đổi
theo nên q1 cũng biến động. Tăng áp suất môi chất sẽ làm tăng q1.
Nếu áp suất hòa khí là P1 nhiệt độ hòa khí ban đầu và nhiệt độ thành
bình T0. Lúc đầu do q1>q2 sẽ làm tăng hòa khí tới T’, tại đây q1 = q2, đạt chế
độ cân bằng, nhiệt độ hòa khí sẽ giữ ở T’, không tăng thêm nữa. Tốc độ phản
ứng sẽ không tăng, kết quả là không có hiện tượng phát hỏa, hình 1.1.1a

Hình 1.1.1a Xác định giới hạn nổ (phát hỏa)
Nâng cao nhiệt độ thành bình tới T1 thì đường q1 sẽ tiếp tuyến với
đường q2, tiếp điểm A được gọi là điểm cân bằng giới hạn. Tại điểm A chỉ
cần áp suất hoặc nhiệt độ hòa khí hơi lớn hơn so với điểm A sẽ lập tức gây ra
tích lũy nhiệt lượng rồi phát hỏa. Nhiệt độ tại điểm C1 gọi là nhiệt độ phát
hỏa.
Ở trạng thái P1,T1 sẽ có điểm cân bằng giới hạn A

Ở trạng thái P2,T2 sẽ có điểm cân bằng giới hạn C
Ở trạng thía P0,T0 sẽ có điểm cân băng giới hạn B
Với nhiệt độ T0 chỉ cần áp suất hòa khí lớn hơn P0 sẽ có phát hỏa, nếu
nhỏ hơn P0 thì ngược lại sẽ không có phát hỏa. Do đó ta có thể thấy rằng: dựa

7

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

vào lí thuyết nhiệt của phát hỏa thì việc phát hỏa của hòa khí có một giới hạn,
nhất định. Như vậy: nhiệt độ phát hỏa không phải là một giá trị cố định, bất
biến, không phải là một tham số vật lí mà là một biến số thay đổi theo điều
kiện nhả nhiệt, hình 1.1.1b

Hình 1.1.1b Giới hạn nổ (phát hỏa)
1.1.2. Lí thuyết phát hỏa theo phản ứng dây chuyền
Lí thuyết phát hỏa theo phản ứng dây chuyền cho rằng nhờ một kích
thích ban đầu nào đó (nhiệt năng, điện năng, quang năng…) tạo ra những li tử
tự do hoặc gốc tự do phát sinh của dây chuyền, các li tử hay gốc tự do này
được gọi là trung tâm hay đầu dây chuyền hoạt tính. Các trung tâm này rất dễ
gây phản ứng với các phân tử bão hòa để tạo ra những trung tâm hoạt tính
mới làm cho quá trình tiếp diễn liên tục. Trong quá trình phản ứng, một dây
chuyền (trung tâm hoạt tính) sau phản ứng có thể tạo ra nhiều dây chuyền
mới, làm tăng tốc độ phản ứng.

8

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

Có trường hợp trung tâm hoạt tính tác dụng với khí trơ hoặc tác dụng
với thành bình làm tiêu vong (đứt dây chuyền).
Tóm lại phản ứng dây chuyền gồm 3 cơ chế chính:
 Phát sinh dây chuyền.
 Phát triển (kéo dài và phân nhánh dây chuyền).
 Kết thúc (đứt dây chuyền).
Nội dung của lí thuyết: hòa khí sau khi nhận năng lượng kích thích, tạo
ra các phần tử hoạt tính, sau đó trong quá trình phản ứng nếu tốc độ phản ứng
phát triển f lớn hơn tốc độ gián đoạn s sẽ tạo ra tích lũy các phần tử hoạt tính
làm cho phản ứng được tăng tốc tới phát hỏa.
Tốc độ phát triển v của phản ứng dây chuyền:
V  k.

n0
. e f  s .t  1
f s





Trong đó :
f : hằng số tốc độ phát triển;
s : hằng số tốc độ kết thúc;
no: tốc độ phát sinh phản ứng dây chuyền;
k : hằng số;
e : cơ số lôga tự nhiên;

t : thời gian.
Nếu f > s: sẽ làm tăng tốc độ phản ứng phân nhánh, sau một thời gian
ngắn sẽ tích lũy một số lớn các phần tử hoạt tính đủ gây tăng đột ngột tốc độ
phản ứng và gây phát hỏa.
Nếu f < s: tốc độ phản ứng phân nhánh có một giới hạn V 

k .n0
s f

trường hợp này sẽ không gây phát hỏa, mà chỉ thực hiện phản ứng ôxi hóa với
một tốc độ nhất định.

9

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

Nếu f = s: tốc độ phản ứng V  k.n0 .t là một đường thẳng. Được coi là
đường giới hạn của hai khu vực phát hỏa và không phát hỏa.

Như vậy: với những điều kiện khác nhau, phản ứng dây chuyền có dẫn
tới phát hỏa hay không hoàn toàn phụ thuộc vào tình hình phát triển hoặc gây
gián đoạn đối với phản ứng dây chuyền.
1.1.3. Phản ứng dây chuyền và nhiệt
Là phản ứng chỉ dựa vào nhiệt lượng do bản thân phản ứng tạo ra để tự
sấy nóng và làm tăng tốc độ phản ứng được gọi là phát hỏa do nhiệt. Nếu điều
kiện duy nhất của phát hỏa là do tốc độ phản ứng tạo ra dây chuyền vượt qua
tốc độ gián đoạn gây ra, thì gọi là phát hỏa do phản ứng dây chuyền. Mặc dù
ôxi hóa nhiều nhiên liệu loại CnHm đều là phản ứng dây chuyền nhưng phát
hỏa do phản ứng dây chuyền thuần túy gây ra là rất hiếm, vì vậy hầu hết các
phản ứng dây chuyền đều là phản ứng tỏa nhiệt nên trong phản ứng môi chất
cũng được tự sấy nóng, tính chất sấy nóng ấy cũng ảnh hưởng tới phát hỏa.
Một phản ứng do tích lũy các phần tử hoạt tính và nhiệt để làm tăng tốc độ
phản ứng tới mức phát hỏa gọi là phát hỏa do phản ứng dây chuyền và nhiệt.
1.2. Hiện tượng cháy của nhiên liệu
Hòa khí trong ĐCĐT được chia thành hai loại: hòa khí đều được hòa
trộn trước và hòa khí không đều không được hòa trộn trước. Ta xét hiện
tượng cháy của hòa khí đều.
Đặc trưng chính của việc đốt cháy hòa khí đều, được hòa trộn trước là
lan truyền của màng lửa. Trong hòa khí được hòa trộn đều, sau khi phát hỏa ở
nơi nào đó, quá trình cháy của hòa khí sẽ được thực hiện bằng tốc độ cháy
nhất định nhờ màng lửa lan khắp buồng cháy.

10

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

1.2.1. Đặc tính màng lửa của hòa khí
Màng lửa của hòa khí đều là một màng ngăn giữa hai khu vực đã cháy
và chưa cháy. Màng lửa chiếm một dung tích rất nhỏ, đó là khu vực đang thực
hiện phản ứng nhả nhiệt rất mãnh liệt.
Màng lửa là một loại phản ứng hóa học mãnh liệt, nó không giống
những phản ứng bình thường khác. Điều kiện tiên quyết để tạo nên màng lửa
là phản ứng của hòa khí phải là phản ứng nhả nhiệt, số nhiệt lượng do một
đơn vị khối lượng hòa khí nhả ra phải đủ lớn để nhiệt độ của sản vật cháy lớn
hơn nhiều so với nhiệt độ hòa khí. Khu màng lửa của hòa khí đều chính là mặt
ngăn cách giữa sản vật cháy và hòa khí, chiều dày màng lửa rất nhỏ so với
thể tích toàn bộ của buồng cháy. Sau khi kết thúc phản ứng trong màng lửa, sẽ
gây ra phản ứng của lớp hòa khí lân cận tạo nên lan truyền của màng lửa.
1.2.2. Lí thuyết lan truyền màng lửa
Lan truyền màng lửa là chỉ sự lan truyền của khu vực cháy (màng lửa
tiên phong) sau khu hòa khí chưa cháy.
Có hai lí tuyết lan truyền màng lửa:
 Lí thuyết nhiệt về lan truyền màng lửa: nhiệt lượng của khu đã cháy tạo
ra, truyền cho lớp hòa khí lân cận chưa cháy làm tăng nhanh tốc độ
phản ứng để hòa khí bốc cháy.
 Lí thuyết phản ứng dây chuyền về lan truyền màng lửa: các phần tử
hoạt tính được tích lũy cao trong khu vực màng lửa, một mặt tạo phản
ứng cháy cuối cùng trong màng lửa, mặt khác được khuếch tán nhanh
sang lớp lân cận của hòa khí làm tăng nhanh tốc độ phản ứng ôxi hóa
tại đây.

11

SV: Trần Thị Bích Nguyệt

Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

1.2.3. Tốc độ lan truyền màng lửa Sn
Sn chỉ tốc độ di động của màng lửa tiên phong theo hướng pháp tuyến
về phía hòa khí được gọi là tốc độ lan màng lửa theo hướng pháp tuyến hoặc
tốc độ lan màng lửa chảy tầng.
Bên trái màng lửa là sản vật cháy, bên phải là hòa khí chưa cháy. Nếu
hòa khí chạy sang trái với tốc độ Sn thì vị trí màng lửa đứng yên tại chỗ. Mặt
trong của màng lửa nhiệt độ t tăng lên đột ngột, mật độ hòa khí giảm, mật độ
sản vật cháy tăng. Nếu chia nhỏ màng lửa hơn nữa thì phần tiếp giáp với hòa
khí là phần sấy nóng, còn phần tiếp giáp với sản vật cháy là phần phản ứng.
Tốc độ lan màng lửa Sn càng lớn thì màng lửa càng mỏng. Tốc độ
màng lửa chảy tầng phụ thuộc vào tính chất lí hóa của hòa khí như: tỉ nhiệt,
hệ số dẫn nhiệt, nhiệt trị của hòa khí, không phụ thuộc vào loại bình chứa và
trạng thái lưu động của dòng khí.
1.2.4. Tốc độ lan truyền màng lửa biểu kiến Sf
Tốc độ biểu kiến là tốc độ di động của màng lửa so với mặt bình. Tốc
độ này khác với tốc độ lan truyền màng lửa Sn, vì trong tốc độ biểu kiến có cả
tốc độ đẩy màng lửa của sản vật cháy Sđ do giãn nở của số hòa khí đã cháy
gây ra, giữa chúng có mối liên hệ sau:
Sn  S f  Sd

Xét sự biến thiên của áp suất trong xilanh sẽ tìm được tỉ số:
Sf
Sn

=1+

Sf
Sn

1  P2

. 1
kP


Trong đó :
k : chỉ số đoạn nhiệt;

P2 : áp suất cuối thời kì cháy;
P : áp suất tức thời trong quá trình cháy.

12

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

1.2.5. Lan truyền màng lửa chảy rối
Khi hòa khí từ trạng thái chảy tầng chuyển thành chảy rối thì lan truyền
của màng lửa chảy tầng sẽ chuyển thành lan truyền của màng lửa chảy rối. So
với màng lửa chảy tầng thì tốc độ lan truyền của màng lửa chảy rối nhanh

hơn, màng lửa dày hơn. Trong dòng chảy rối, do mạch động của tốc độ dòng
chảy làm biến dạng bề mặt màng lửa. Quy mô chảy rối khác nhau sẽ làm cho
bề mặt màng lửa biến dạng khác nhau.
Dựa vào mối quan hệ giữa ℓ và δ ta chia màng lửa chảy rối thành hai
loại: loại quy mô lớn và loại quy mô nhỏ.
Với

ℓ = u’.τ’

u’: tốc độ trung bình của mạch động;
τ’ : thời gian tồn tại trung bình của mạch động.

Màng lửa chảy rối quy mô nhỏ ℓ << δ: quy mô màng lửa chảy rối
không gây ảnh hưởng nhiều đến hình dạng màng lửa. Dạng màng lửa vẫn
tương tự như màng lửa chảy tầng, nhưng trao đổi nhiệt và phần tử hoạt tính
giữa màng lửa và lớp hòa khí lân cận, không chỉ dựa vào vận động phần tử,
mà chủ yếu còn dựa vào chuyển động mạch động của những khối khí nhỏ
trong màng lửa, làm cho tốc độ truyền nhiệt và truyền phân tử hoạt tính tới
lớp hòa khí lân cận được tăng lên đột ngột, làm tăng tốc độ lan truyền theo
hướng pháp tuyến của màng lửa.
Màng lửa chảy rối quy mô lớn ℓ > δ: hình dạng màng lửa bị uốn cong
và trở nên mấp mô làm tăng diện tích. Lúc ấy mặc dù tốc độ lan truyền màng
lửa theo hướng pháp tuyến vẫn tương tự như trường hợp của màng lửa chảy
tầng. Nhưng do diện tích tăng lên nhiều làm cho tốc độ lan truyền tăng nhanh.

13

SV: Trần Thị Bích Nguyệt

Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

CHƯƠNG II: QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ CHÂM
CHÁY CƯỠNG BỨC
2.1. Xăng và tính chất của nó
Xăng là loại nhiên liệu nhẹ có khối lượng riêng D = 0,5 ÷ 0,8 g/cm3, dễ
bay hơi và có tính tự cháy kém.
2.1.1. Thành phần chính của xăng
Thành phần của xăng bao gồm cácbua hiđrô no có dạng mạch nhánh và
cácbua hiđrô thơm nhân benzen, chúng có kết cấu rất bền vững và do vậy
xăng có tính tự cháy kém. Ví dụ: Mêtyl benzenC6H5CH3 và izô ốctan C8H18.
2.1.2. Đánh giá tính chống kích nổ của xăng
Chất izô ốctan là một cácbua no, cấu trúc mạch nhánh, hở, bền vững, số
ốctan của nó được coi là 100. Chất héptan C7H16 cũng là một cácbua no mạch
thẳng, hở, dễ phân hủy, số ốc tan của nó được coi là 0. Người ta dùng số
ốctan O để đánh giá tính chống kích nổ của xăng. Mỗi hỗn hợp của izô ốctan
C8H18 và héptan C7H16 được dùng làm nhiên liệu so sánh.
Loại xăng nào có số ốctan càng cao thì tính chống kích nổ càng tốt.
Xăng thường dùng cho ôtô có O = 70 ÷ 100.
Tính chống kích nổ có quan hệ mật thiết với tính tự cháy của nhiên
liệu. Giữa số O và Xe (đặc trưng cho tính tự cháy của dầu điêzen) có mối
tương quan sau:
O = 120 – 2Xe
2.2. Quá trình cháy trong động cơ xăng
Đối với động cơ điêzen nhiên liệu tự bốc cháy, vừa cháy vừa được
phun trực tiếp vào trong xilanh và sự cháy được xuất phát từ nhiều tâm điểm
lửa. Ở động cơ xăng thì khác hẳn, sự cháy của nhiên liệu là nhờ tia lửa điện
của buzi. Trong quá trình cháy không có sự tiếp thêm nhiên liệu vào, sự cháy

14

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

chỉ bắt nguồn từ một tâm điểm lửa là buzi, tạo nên màng lửa rồi lan truyền với
tốc độ tăng dần theo mọi hướng cho tới khi đốt hết hòa khí.
Để nghiên cứu quá trình cháy trong động cơ có nhiều phương pháp
khác nhau, thường dùng nhất là vẽ đồ thị công P – φ tức là đồ thị thể hiện sự
biến thiên của áp suất P trong xilanh theo góc quay φ của trục khuỷu.
Trên nắp xilanh lắp một bộ cảm biến áp suất, dao động kí ghi lại sự
biến thiên của áp suất P trong xilanh theo góc quay của trục khuỷu. Dựa vào
biến thiên của P = f(φ) có thể biết tình hình tiến triển của quá trình cháy.
Ưu điểm: cho biết rõ hiệu quả thực tế của quá trình.
Nhược điểm: không cho biết rõ cơ lí của quá trình cũng như tình hình
lan truyền màng lửa.
Nhưng phương pháp này thường được dùng nhất vì đây là một phương
pháp hữu hiệu và đơn giản.
Ngoài phương pháp trên người ta còn sử dụng hương pháp chụp ảnh
nhanh quá trình cháy dựa vào một dãy các bức ảnh liên tiếp chụp được sẽ biết
tình hình tiến triển của qúa trình cháy trong xilanh.

Hình 2.2. quá trình cháy của động cơ xăng
I. cháy trễ; II. cháy nhanh ; III. Cháy rớt
1. đánh lửa; 2. hình thành màng lửa trung tâm; 3. áp suất lớn nhất

15

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

Đồ thị P-φ điển hình của quá trình cháy được thể hiện trên hình 2.2:
Điểm 1: bắt đầu đánh lửa, cách ĐCT 1 góc θ được gọi là góc đánh lửa
sớm.
Điểm 2: thời điểm đường áp suất tách khỏi đường nén.
Điểm 3: thời điểm đạt áp suất cực đại.
Dựa vào đặc trưng biến thiên áp suất trên đồ thị p – φ, ta chia quá trình
cháy của động cơ xăng thành 3 thời kì.
2.2.1. Thời kì cháy trễ I
Giai đoạn này diễn biến từ điểm 1 đến điểm 2.
Ở điểm 1 buzi bật tia lửa điện, tia lửa điện có tác dụng phân tích nhiên
liệu thành những ion và nguyên tử tự do. Khi các gốc ion và nguyên tử tự do
tích tụ nhiều thì mới bắt đầu có sự cháy.
Giai đoạn cháy trễ kết thúc khi ở khu vực gần quanh buzi xuất hiện sự
cháy và hình thành màng lửa đầu tiên làm cho áp suất trong xilanh bắt đầu
tăng lên (đường cong cháy tách khỏi đường cong nén).
Thời gian để trục khuỷu quay từ điểm 1 đến điểm 2 gọi là thời gian
cháy trễ τi (tính ra giây) hoặc tính theo góc quay trục khuỷu là φi. Thời gian
cháy trễ τi và góc cháy trễ φi có tác dụng rất quan trọng đối với quá trình
cháy.
Nếu kéo dài τi thì nhiên liệu được chuẩn bị sẽ tích tụ quá nhiều, do đó

khi nhiên liệu bắt đầu cháy thì tốc độ tăng trung bình của áp suất rất lớn làm
cho động cơ phải chịu lực tác dụng lớn. Vì thế τi càng ngắn thì quá trình cháy
càng hoàn hảo, còn nếu φi quá lớn thì quá trình cháy sẽ lan sang quá trình
cháy rớt.
2.2.2. Thời kì cháy nhanh II
Giai đoạn này diễn biến từ điểm 2 đến điểm 3.

16

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

Thời kì này cũng tương ứng với thời kì lan truyền của màng lửa tính từ
lúc xuất hiện màng lửa trung tâm tới khi màng lửa lan truyền khắp buồng
cháy. Trong quá trình lan truyền, màng lửa có dạng mặt cầu nhấp nhô, lồi
lõm. Ở thời kì này màng lửa được lan truyền với tốc độ tăng dần, hòa khí
trong xilanh có phản ứng hóa học ngày càng mãnh liệt và nhả ra một số nhiệt
lượng lớn, trong khi dung tích xilanh thay đổi ít làm cho áp suất và nhiệt độ
môi chất tăng nhanh.
Thời kì cháy nhanh là giai đoạn chính trong quá trình cháy hòa khí của
động cơ xăng, phần lớn nhiệt lượng được nhả ra trong giai đoạn này, quy luật
nhả nhiệt sẽ quyết định việc tăng áp suất tức là quyết định khả năng đẩy
pittông sinh công.
Để nâng cao hiệu suất nhiệt của chu trình, thì cần thời gian cháy càng
nhanh càng tốt. Muốn rút ngắn thời gian cháy phải nâng cao tốc độ cháy, làm
cho áp suất cực đại và nhiệt độ cực đại xuất hiện tại vị trí gần sát ĐCT, khiến

số nhiệt lượng nhả ra được lợi dụng đầy đủ làm tăng công suất và hiệu suất
của động cơ.
Trong quá trình cháy có hai khái niệm cần phân biệt rõ: tốc độ lan
truyền màng lửa Sr (m/s) và tốc độ cháy U (kg/m2.s).
Sr: thể hiện tốc độ dịch chuyển của màng lửa theo hướng pháp tuyến .
U: thể hiện khối lượng hòa khí được một đơn vị diện tích màng lửa đốt
cháy trong một đơn vị thời gian.
Ta có mối quan hệ giữa Sr và U:
U = γ.Sr
γ: khối lượng riêng của hòa khí (kg/m3).
Số nhiệt lượng Q nhả ra trong một đơn vị thời gian:
Q = U.FT.Hm = γ.Sr.FT.Hm

(kЈ/s)

Trong đó

17

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

FT : diện tích màng lửa (m2);
Hm : trị nhiệt của hòa khí (kJ/kg).
Ta thấy quy luật nhả nhiệt của thời kì cháy nhanh, tức quy luật biến
thiên của Q phụ thuộc tốc độ lan truyền màng lửa Sr, diện tích màng lửa FT và

mật độ môi chất γ. Màng lửa lan càng rộng, γ càng lớn vì lúc ấy số hòa khí
chưa cháy phải chịu sự chèn ép của phần đã cháy gây ra. Số hòa khí cháy cuối
cùng bị chèn ép tới 7 ÷ 8 lần, hình 2.2.2

Hình 2.2.2. sơ đồ lan màng lửa
1. sản vật cháy;

2. hòa khí chưa cháy;

3. trung tâm phát hỏa tự cháy;

4. màng lửa

Tốc độ lan truyền và diện tích màng lửa càng lớn sẽ làm cho tốc độ
cháy, tốc độ nhả nhiệt, áp suất và nhiệt độ môi chất trong xilanh trong thời kì
cháy nhanh tăng lên càng nhiều làm cho công suất và hiệu suất của động cơ
được cải thiện tốt hơn.
Tuy vậy tốc độ cháy không thể quá lớn nếu không sẽ làm tăng nhanh
tốc độ tăng áp suất, gây ra va đập cơ khí, tăng tiếng ồn, các chi tiết bị mài

18

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

mòn, giảm tuổi thọ sử dụng động cơ. Tốc độ tăng áp suất trung bình của thời

kì cháy nhanh được thể hiện:
Wtb =

ΔP
Δφ

với ΔP = P3 – P2
Δφ = φ3 – φ2

Thường phải hạn chế ΔP trong giới hạn (1,75÷2,5).105 Pa/độ góc quay
trục khuỷu, đồng thời phải điều khiển để áp suất cực đại (tại điểm 3) được
xuất hiện sau ĐCT khoảng 10 ÷ 15o góc quay trục khuỷu, lúc ấy động cơ sẽ
chạy êm, nhẹ nhàng và có tính năng động lực tốt.
2.2.3. Thời kì cháy rớt III
Giai đoạn này diễn biến từ điểm 3 trở đi.
Mặc dù cuối thời kì cháy nhanh màng lửa đã lan khắp buồng cháy,
nhưng do hòa khí phân bố không thật đều, điều kiện áp suất và nhiệt độ tại
mỗi khu vực trong buồng cháy không giống nhau nên có những khu vực
nhiên liệu chưa cháy hết trong quá trình giãn nở, do điều kiện hòa trộn thay
đổi sẽ làm cho số nhiên liệu chưa cháy được hòa trộn và bốc cháy tiếp rạo nên
thời kì cháy rớt. Trong thời kì này, nhiệt lượng được nhả ra tương đối ít, dung
tích động cơ lại tăng nhanh nên áp suất trong xilanh giảm dần theo góc quay
trục khuỷu.
Thời kì cháy rớt dài hay ngắn là tùy thuộc vào số lượng hòa khí cháy
rớt, cũng có trường hợp cháy rớt còn kéo dài sang cả quá trình thải,thậm chí
đến cả quá trình nạp của chu trình tiếp theo.
Ở thời kì này nhiên liệu cháy không mạnh do thiếu không khí, nhiệt độ
sinh ra đốt nóng máy, không có lợi cho động cơ.
2.3. Các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình cháy trong động cơ châm cháy
cưỡng bức

2.3.1. Ảnh hưởng của thành phần khí hỗn hợp
Thành phần khí hỗn hợp được đặc trưng bởi hệ số dư lượng không khí α:

19

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

L
α=L

0

Trong đó :
L: khối lượng không khí đưa vào xilanh tương ứng với 1kg nhiên liệu;
L0: khối lượng không khí cần thiết để đốt cháy hết 1kg nhiên liệu.
Hệ số α có thể =1, >1 hoặc <1
 Nếu α < 1 trong xilanh thừa nhiên liệu, thiếu không khí, hỗn hợp đậm
đặc.
 Nếu α > 1 hỗn hợp nhạt.
 Thực nghiệm cho thấy:
+ Nếu α = 0,8 ÷ 0,9: thì nhiên liệu cháy với tốc độ nhanh nhất,
công suất của động cơ tăng.
+ Nếu α > 0,9: thì tốc độ cháy của nhiên liệu giảm, vì mật độ
của nhiên liệu giảm.
+ Nếu α < 0,8: thì tốc độ cháy của nhiên liệu cũng giảm, vì khi

đó thiếu không khí để cháy.
2.3.2. Ảnh hưởng của tia lửa điện tới quá trình cháy
2.3.2.1. Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm
Như ở trên ta đã biết, ở động cơ xăng cần thiết phải có sự đánh lửa sớm
của buzi. Góc đánh lửa sớm θ được tính từ thời điểm buzi bắt đầu bật tia lửa
điện cho tới ĐCT, nó có ảnh hưởng rất lớn tới tính kịp thời của quá trình
cháy. Góc đánh lửa sớm θ do thực nghiệm xác định, thường có trị số:
θ = 15o ÷ 28o.
Đó là góc đánh lửa hợp lí, áp suất và nhiệt độ cháy cao nhất xuất hiện
sau ĐCT khoảng 10o ÷ 15o, quá trình cháy tương đối kịp thời, nhiệt lượng
được sử dụng tốt nên công suất và hiệu suất của động cơ cao nhất. Lúc đó tốc
độ tăng áp suất cũng như áp suất cực đại khi cháy đều không lớn quá.

20

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

Nếu đánh lửa muộn quá góc θ nhỏ nên quá trình cháy của hòa khí kéo
dài sang thời kì giãn nở. Áp suất và nhiệt độ cao nhất khi cháy đều giảm nên
công suât động cơ giảm, hiệu suất giảm. Đồng thời do kéo dài thời gian cháy
đã làm tăng tổn thất nhiệt truyền qua thành xilanh, tăng nhiệt độ khí xả và
nhiệt lượng khí xả đem theo do đó làm giảm hiệu suất của động cơ.
Nếu đánh lửa quá sớm góc θ lớn nên thành phần hòa khí bốc cháy ở
trước ĐCT, không những làm cho áp suất trong xilanh lăng lên quá sớm mà
còn làm tăng áp suất lớn nhất khi cháy, làm tăng phần công tiêu hao cho quá

trình nén, động cơ làm việc không êm và dễ xảy ra hiện tượng kích nổ.
2.3.2.2. Ảnh hưởng của vị trí đặt buzi
Vị trí đặt bizi trong buồng cháy gây ảnh hưởng lớn tới khuynh hướng
gây kích nổ. Khoảng cách từ tâm lửa đến khu vực xa nhất của buồng cháy
càng dài hay hành trình màng lửa càng dài thì khuynh hướng cháy kích nổ
càng lớn.
Nếu đặt buzi gần sát xupap nạp xa xupap xả sẽ làm tăng khả năng nâng
cao nhiệt độ của khối hòa khí ở cuối hành trình màng lửa, do nhiệt độ lớn của
xupap xả gây ra vì vậy làm tăng tính kích nổ.
Vì vậy cần phải đặt buzi sát với khu vực giữa của buồng cháy và gần
bộ phận nóng nhất của buồng cháy để làm giảm hành trình màng lửa làm
giảm khuynh hướng gây kích nổ.
2.3.2.3. Ảnh hưởng của loại buzi
Buzi có phù hợp hay không cũng ảnh hưởng tới tính năng của động cơ,
chọn loại buzi phải dựa vào trạng thái phụ tải nhiệt của động cơ. Chọn buzi
cần phải đảm bảo cho động cơ hoạt động tốt ở tốc độ thấp và không được tạo
ra điểm nóng rực vì dễ gây hiên tượng đánh lửa bề mặt khi chạy ở tải lớn.
Thực nghiệm chỉ ra rằng: nhiệt độ phần đầu của sứ cách điện phải nằm
trong phạm vi 580oC ÷ 850oC động cơ mới hoạt động được bình thường, vì

21

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

trong phạm vi ấy dầu nhờn vào trong xilanh và dính trên cực buzi sẽ bị đốt

cháy làm giảm khả năng gây tích muội than tại khe hở của cực buzi.
Nếu thấp hơn 580oC sẽ dễ gây tích muội than trên cực buzi làm đoản
mạch gây nên hiện tượng bỏ lửa (không có tia lửa điện).
Nếu nhiệt độ lớn hơn 850oC sẽ làm cho cực buzi trở thành điểm nóng
rực gây đánh lửa bề mặt, làm cháy cực buzi, phá vỡ lớp sứ cách điện.
Đặc tính nhiệt của buzi là nhân tố quyết định nhiệt độ buzi, đặc tính đó
phụ thuộc vào sự hấp thụ và tản nhiệt của đầu sứ cách điện, từ đó ta chia buzi
ra làm 2 loại
+ Buzi nóng: phần đầu của sứ cách điên tương đối dài, sứ cách điện dễ
hấp thụ nhiệt, ngoài ra còn làm tăng hành trình đường truyền nhiệt, gây khó
tản nhiệt, khi hoạt động nhiệt độ đầu sứ cách điện tương đối lớn, trị số nhiệt
của buzi này nhỏ, được gọi là buzi nóng.
+ Buzi lạnh: phần đầu của sứ cách điện ngắn làm cho hành trình đường
truyền nhiệt ngắn, dễ tản nhiệt. Khi hoạt động đầu sứ cách điện hấp thụ nhiệt
ít, tản nhiệt được nhiều nên trị số nhiệt của buzi loại này tương đối lớn, được
gọi là buzi lạnh.
2.3.2.4. Ảnh hưởng của năng lượng đánh lửa
Muốn cho quá trình cháy được thực hiên bình thường cần đảm bảo tia
lửa điện xuất hiện ở khe hở buzi có đủ năng lượng để châm cháy hòa khí.Tia
lửa điện của hệ thống đánh lửa truyền thống đều là tia lửa của dòng điện cảm
ứng, nhờ cặp tiếp điểm cắt dòng điện sơ cấp trong bôbin đánh lửa để tạo ra
dòng điện cảm ứng cao áp ở cuộn dây thứ cấp, nhờ đó xuất hiện tia lửa điện
hồ quang giữa hai cực buzi. Điện thế của dòng điện thứ cấp cần có là 10 ÷ 15
kv. Nhưng điện thế lại phụ thuộc nhiều vào tốc độ động cơ, khi tăng tốc độ do
thời gian đóng các tiếp điểm bị rút ngắn làm giảm cường độ của dòng sơ cấp,
nên khi mở tiếp điểm điện thế cảm ứng của dòng thứ cấp và cường độ của tia

22

SV: Trần Thị Bích Nguyệt

Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

lửa hồ quang yếu, thậm chí không xuất hiện tia lửa điện ở buzi, gây bỏ nổ ở
tốc độ lớn, tích muội than ở cực bzi, khi đóng mở các tiếp điểm thường xuất
hiện tia lửa điện hồ quang làm cháy tiếp điểm. Những điều trên sẽ làm giảm
công suất và hiệu suất của động cơ, gây hiện tượng khó khởi động động cơ.
2.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ quay của trục khuỷu động cơ
Tốc độ quay của trục khuỷu động cơ thường được kí hiệu là n, tính theo
vòng/ phút.
Khi tăng n, một mặt làm tăng tốc độ dòng khí nạp đi vào xilanh, mặt
khác tăng tốc độ chuyển dịch của pittông sẽ làm tăng cường độ dòng khí, làm
cải thiện chất lượng hòa trộn của hòa khí, tăng nhiệt độ của hòa khí cuối kì
nén, gia tăng quá trình chuẩn bị cháy của hòa khí kết quả làm tăng nhanh tốc
độ lan truyền màng lửa.
Tăng tốc độ động cơ sẽ làm giảm τi nhưng φi lại tăng đáng kể mà quá
trình cháy của động cơ chủ yếu phụ thuộc vào φi, φi tăng quá trình cháy lan
sang quá trình cháy rớt, làm giảm hiệu suất động cơ. Do đó khi tăng n thì ta
phải tăng θ cho phù hợp.
2.3.4. Ảnh hưởng của tải trọng
Khi giảm tải trọng (đóng bớt bướm ga) tạo cân đối với dòng khí nạp,
qua đó làm giảm lượng hòa khí đi vào xilanh. Nhưng lúc ấy do lượng khí sót
còn lại trong buồng cháy thay đổi không nhiều, làm tăng hệ số khí sót, do đó
làm tăng độ loãng của hòa khí và tăng thời gian cháy trễ, quá trình cháy trở
nên chậm chạp, kết quả làm tăng thời gian quá trình cháy. Như vậy ở tải nhỏ
cần tăng góc đánh lửa sớm.
2.3.5. Ảnh hưởng của cường độ làm mát

Hệ thống làm mát có tác dụng tản nhiệt khỏi các chi tiết, giữ cho nhiệt
độ của các chi tiết không vượt quá giới hạn cho phép, đảm bảo điều kiện làm
việc bình thường của động cơ.

23

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

Tuy nhiên, nếu cường độ làm mát quá lớn, nhiệt độ các chi tiết thấp dẫn
đến hiện tượng hơi nhiên liệu ngưng tụ và đọng bám trên bề mặt các chi tiết,
độ nhớt của dầu bôi trơn tăng làm khả năng lưu động của nó giảm. Ngoài ra
công suất tiêu hao cho các bộ phận của hệ thống làm mát như bơm, quạt gió
cũng tăng, kết quả làm tăng tổn thất cơ gới của động cơ.
2.3.6. Ảnh hưởng của tỉ số nén ε
Khi tăng tỉ số nén, áp suất và nhiệt độ cuối kì nén đều tăng, tạo điều
kiện cho hỗn hợp cháy tốt, do đó làm tăng hiệu suất của động cơ.
Nhưng nếu tăng tỉ số nén quá giá trị cho phép thì nhiệt độ cuối quá
trình nén quá lớn thì nhiên liệu có thể tự bốc cháy (cháy không bình thường).
Nên ta phải chọn tỉ số nén cho phù hợp ε: 6 ÷ 10.
2.3.7. Ảnh hưởng của hình dạng buồng cháy
Hình dạng buồng cháy phải đảm bảo tạo điều kiện cho môi chất vận
động xoáy lốc mạnh, nhiên liệu dễ bốc hơi và hòa trộn tốt với không khí giúp
cho sự cháy được nhanh và tránh kích nổ.
Hình dạng buồng cháy phải cấu tạo sao cho khu vực cháy cuối cùng có
không gian càng nhỏ càng tốt. Khoảng cách từ buzi tới khu vực cháy cuối

cùng phải đảm bảo là ngắn nhất. Do đó nếu động cơ có đường kính xilanh lớn
thì phải tăng số buzi cho một xilanh.
2.2. Những hiện tượng cháy không bình thường trong động cơ châm cháy
cưỡng bức
2.3.1. Cháy sớm hoặc đánh lửa bề mặt
Nếu buzi chưa bật tia lửa điện mà nhiên liệu đã cháy thì được gọi là
hiện tượng cháy sớm (hiện tượng cướp nổ). Hiện tượng này là do có một khu
vực nào đó trong xilanh bị nóng rực làm cho nhiên liệu ở đó bị bốc cháy trước
khi có tia lửa điện ở buzi, hình 2.3.1

24

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

Hình 2.3.1 đồ thị của cháy sớm
Đặc trưng bên ngoài của hiện tượng cháy sớm đó là gây tiếng gõ kim
loại mạnh (tiếng gõ hơi trầm, đục).
Có rất nhiều nguyên nhân gây ra hiện tượng cháy sớm ví dụ như: tình
trạng sử dụng, lọc nhiên liệu, loại dầu bôi trơn, làm mát kém, tất cả các yếu
tố làm tăng áp suất và nhiệt độ môi chất trong xilanh, thúc đẩy việc tạo
muội than hoặc hình thành các điểm, các mặt nóng rực bên trong buồng
cháy. Các động cơ mà có tỉ số nén vượt quá 9 khi suất hiên các mặt nóng
rực trong xilanh càng dễ xảy ra cháy sớm, mà cháy sớm lại gián tiếp gây ra
cháy kích nổ, cháy kích nổ lại làm xuất hiện thêm nhiều mặt nóng rực tạo
nên cháy sớm mãnh liệt hơn. Với động cơ có tỉ số nén trên 9,5 chỉ cần xuất

hiện một lớp muội than mỏng trên đỉnh pittông hoặc thành buồng cháy sẽ
gây ra một loại đánh lửa bề mặt khác làm cho tốc độ tăng, áp suất gia tăng
nhanh tạo nên tiếng gõ thấp tần khoảng 1000Hz hình thành hiện tượng gõ
nặng. Hiện tượng gõ nặng thường xảy ra ở tốc độ cao, góc đánh lửa sớm
lớn và hòa khí hơi đậm. Sau khi làm sạch lớp muội than có thể làm mất hiện

25

SV: Trần Thị Bích Nguyệt


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: Trần Văn Giảng

tượng gõ nặng. Với tỉ số nén cao hơn nữa trong xilanh dễ tạo nên hiện
tượng đánh lửa bề mặt được gọi là hiện tượng gõ ầm, lúc ấy áp suất cực đại
và tốc độ tăng áp suất càng lớn hơn.
Tất cả các hiện tượng kể trên đều gây tác dụng phá hoại lớn đối với
động cơ và có ảnh hưởng lớn tới hiệu suất của động cơ.
Vậy để động cơ hoạt động được bình thường thì khu vực buzi hoặc
buồng cháy cuối kì nén nói chung phải giữ được nhiệt độ trong phạm vi 600
÷700ok và áp suất cuối quá trình nén đạt 15 kg/cm2.
Muốn biết có hiện tượng cháy sớm hay không thì chỉ việc cắt điện ở
buzi, nếu máy vẫn nổ thêm một thời gian thì chứng tỏ có hiện tượng cháy
sớm.
2.3.2. Cháy kích nổ
Hiện tượng cháy kích nổ: 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 phần 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 đã cháy gây ra, làm ra
tăng phản ứng hóa học tại khu vực phía trước màng lửa. Nếu màng lửa lan tới
kịp thời đốt cháy số hòa khí này thì đó là hiện tượng cháy bình thường. Nếu
số hòa khí trên tự phát hỏa bốc cháy khi màng lửa chưa lan tới sẽ tạo nên
màng lửa mới, màng lửa này sẽ lan truyền với tốc độ lớn đạt tới 1500 ÷ 2000
m/s, làm cho hòa khí chưa cháy được bốc cháy với tốc độ rất lớn, hiện tượng
trên mang tính nổ phá. Do tốc độ cháy nhanh, dung tích hòa khí không kịp
giãn nở làm cho áp suất và nhiệt độ tăng lên đột ngột, tạo nên sóng áp suất,
truyền đi mọi phương theo tốc độ truyền âm, đập vào thành vách xilanh tạo
nên tiếng gõ kim loại sắc và đanh. Hiện tượng cháy trên gọi là hiện tượng
cháy kích nổ, hình 2.3.2

26

SV: Trần Thị Bích Nguyệt