Nghiên cứu ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến đặc tính làm việc của động cơ dùng 100% biogas

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ LÊ HỒI PHƢƠNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG GĨC ĐÁNH LỬA SỚM ĐẾN
ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ DÙNG 100% BIOGAS

Chuyên ngành

: Kỹ thuật Ơtơ, Máy kéo

Mã số

: 605235

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2013


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. NGUYỄN NGỌC DŨNG
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. HUỲNH THANH CÔNG
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. ĐẶNG THÀNH TRUNG
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 26 tháng 07 năm 2013

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. PGS. TS. Phạm Xuân Mai
2. PGS. TS. Nguyễn Hữu Hƣờng
3. TS. Huỳnh Thanh Công
4. TS. Đặng Thành Trung
5. TS. Nguyễn Ngọc Dũng
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS. TS. PHẠM XUÂN MAI

TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

TS. NGUYỄN LÊ DUY KHẢI


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: VÕ LÊ HOÀI PHƢƠNG

MSHV : 11136064

Ngày, tháng, năm sinh: 14/07/1988

Nơi sinh : Tây Ninh

Chun ngành: Kỹ thuật Ơtơ, Máy kéo

Mã số

: 605235

I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến đặc tính làm việc của động cơ
dùng 100% biogas

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Thiết kế mơ hình thử nghiệm động cơ biogas đánh lửa cưỡng bức.
2. Chạy thử nghiệm với mục tiêu nghiên cứu ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến đặc tính
của động cơ dùng 100% biogas đánh lửa cưỡng bức.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ

: 02/07/2012

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ

: 21/06/2013

V.

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

: TS. Nguyễn Ngọc Dũng
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 07 năm 2013

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS. NGUYỄN NGỌC DŨNG

TS. TRẦN HỮU NHÂN

TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

TS. NGUYỄN LÊ DUY KHẢI


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin gửi lời tri ân chân thành và biết ơn sâu sắc đến gia đình đã ủng hộ và động viên
tôi trong suốt thời gian qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn và tri ân:
- TS. NGUYỄN NGỌC DŨNG và Th.S TRẦN ĐĂNG LONG đã tận tình giảng dạy,
hướng dẫn khoa học và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian học tập, nghiên cứu
và hồn thành luận văn.
- Q thầy trong Phịng Thí Nghiệm Trọng Điểm Động cơ Đốt trong và Bộ mơn Ơtơ
Máy động lực đã tận tình giúp đỡ trong suốt thời gian làm luận văn.
- Ông NGUYỄN HỮU NHIỆM, chủ trang trại Tân Uyên – Tân Lập, tỉnh Bình Dương
và các cô, chú, anh, chị làm việc tại trang trại đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi
cho việc thử nghiệm động cơ.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn:

- Các bạn học cùng khóa Cao học 2011, các em sinh viên khóa K09 và khóa K10 đã
nhiệt tình hỗ trợ trong công tác thiết lập thử nghiệm tại Bình Dương.
Trân trọng.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 07 năm 2013

VÕ LÊ HOÀI PHƢƠNG

i


TÓM TẮT
Động cơ diesel thử nghiệm, 04 xy-lanh, tỉ số nén 17:1, được chuyển đồi thành động cơ
biogas đánh lửa cưỡng bức. Mục tiêu chính của đề tài là khảo sát ảnh hưởng góc đánh lửa sớm
đến đặc tính cơng suất và khí thải của động cơ biogas đánh lửa cưỡng bức trong điều kiện
nghèo nhiên liệu. Động cơ được khảo sát với số vòng quay 1500 vòng/phút tại các mức tải
điện và góc đánh lửa khác nhau trong điều kiện nghèo nhiên liệu. Kết quả cho thấy, tại 15kW
tải điện, hiệu suất nhiệt động cơ đạt giá trị cực đại 21,64 % tại 10oCA BTDC. Khi tải điện đạt
17kW, hiệu suất nhiệt cực đại của động cơ tăng lên 22,51% tại 15oCA BTDC. Thành phần HC
và CO trong khí thải có giá trị rất nhỏ và hầu như khơng thay đổi theo góc đánh lửa sớm và tải
động cơ. Ngược lại, khi góc đánh lửa sớm động cơ càng tăng thì sự hình thành NOx trong
động cơ càng nhiều. Ứng với tải điện 15kW và 17kW, thành phần NOx lần lượt đạt giá trị cực
đại 4991ppm và 3819ppm tại góc đánh lửa sớm 25oCA BTDC.

ABSTRACT
A four-cylinder diesel engine, compression ratio 17:1, was modified to operate as a
biogas operated spark ignition engine. The main objective of this paper is to investigate the
effects of ignition timing on performance and emissions characteristics of the biogas engine.
The engine was operated at 1500rpm at different ignition timings and loads at lean condition.
At 15kW of electric load, maximum thermal efficiency of engine reached 21,64% at 10oCA
BTDC of ignition timing. Increasing electric load to 17kW, maximum thermal efficiency is

improved to 22,51% at 15oCA BTDC of ignition timing. There is no significant difference in
CO and HC emissions with change in ignition timing and electric load. Conversely, an
increase in spark advance results in increased levels of NOx emissions. At 15kW and 17kW of
electric load, NOx emissions, respectively, reached the maximum value 4991ppm and
3819ppm at 25oCA BTDC of spark advance.

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 07 năm 2013

VÕ LÊ HOÀI PHƢƠNG

iii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
A/F

: Tỉ lệ khơng khí/Nhiên liệu

BTDC : Trước điểm chết trên
BMEP : Áp suất có ích trung bình
CA

: Góc quay trục khuỷu

CI

: Động cơ diesel

CDI

: Hệ thống đánh lửa điện dung

ĐCT

: Điểm chết trên

ĐCD

: Điểm chết dưới

ECU

: Bộ điều khiển trung tâm

EGR

: Phương pháp hồi lưu khí thải

MBT

: Mơ-men cực đại

SI

: Động cơ xăng



: Hệ số dư lượng khơng khí



: Hệ số tương đương

iv


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................. i
TÓM TẮT .................................................................................................................................. ii
ABSTRACT ............................................................................................................................... ii
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................................. iv
MỤC LỤC ................................................................................................................................. v
MỤC LỤC HÌNH ................................................................................................................... viii
MỤC LỤC BẢNG ..................................................................................................................... x
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN..................................................................................................... 1
1.1.

Giới thiệu...................................................................................................................... 1

1.2.

Mục tiêu đề tài .............................................................................................................. 6

1.3.

Các nội dung thực hiện ................................................................................................ 8

CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................................ 8
2.1.

Biogas và một số đặc điểm của biogas......................................................................... 8

2.2.

Quá trình cháy của động cơ đánh lửa cưỡng bức ......................................................... 9

2.2.1.

Diễn biến quá trình cháy trong động cơ đánh lửa cưỡng bức ............................... 9

2.2.2.

Khí thải trong động cơ đánh lửa cưỡng bức ....................................................... 12

2.3.

Lý thuyết hệ thống đánh lửa....................................................................................... 15

2.3.1.

Nguyên lý ............................................................................................................ 15

2.3.2.

Lý thuyết hệ thống đánh lửa trực tiếp CDI (Capacitor Discharged Ignition) ..... 20

2.3.3.

Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm ............................................................................. 22

2.3.3.1

Cơng suất động cơ ....................................................................................... 23

2.3.3.2

Tốc độ động cơ ............................................................................................ 24
v


2.4.

2.3.3.3

Hỗn hợp hịa khí .......................................................................................... 25

2.3.3.4

Tải động cơ .................................................................................................. 25

2.3.3.5

Loại nhiên liệu ............................................................................................. 25

Chuyển đổi động cơ biogas ........................................................................................ 26

2.4.1.

Nhiên liệu sử dụng .............................................................................................. 26

2.4.2.

Cơ chế đốt cháy .................................................................................................. 27

2.4.3.

Tỉ số nén.............................................................................................................. 28

2.4.4.

Điều khiển ổn định tốc độ động cơ ..................................................................... 28

CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ CHUYỂN ĐỔI ĐỘNG CƠ ......................................................... 31
3.1.

Q trình chuyển đổi .................................................................................................. 31

3.2.

Các hệ thống chính của mô động cơ chuyển đổi........................................................ 33

3.2.1.

Hệ thống cung cấp biogas điều khiển điện tử ..................................................... 33

3.2.1.1

Bộ đo lưu lượng không khí nạp ................................................................... 34

3.2.1.2

Bộ đo lưu lượng biogas cung cấp ................................................................ 36

3.2.1.3

Bộ trộn kiểu ống venturi .............................................................................. 38

3.2.1.4

Các cụm van điều khiển .............................................................................. 41

3.2.1.5

Mạch điều khiển trung tâm .......................................................................... 42

3.2.2.

Hệ thống đánh lửa trực tiếp điều khiển điện tử kiểu CDI-DC ............................ 44

3.2.3.

Hệ thống giám sát điện tử ................................................................................... 46

3.2.4.

Hệ thống giao tiếp với người dùng ..................................................................... 47

CHƢƠNG 4. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ .............................................. 47
4.1.

Sơ đồ bố trí và các thiết bị thử nghiệm ...................................................................... 47

4.2.

Điều kiện thử nghiệm và quy trình thử nghiệm ......................................................... 48

4.3.

Kết quả và thảo luận ................................................................................................... 49

4.3.1.

Khảo sát ảnh hưởng góc đánh lửa sớm ............................................................... 49

4.3.1.1

Hiệu suất nhiệt ............................................................................................. 49

4.3.1.2

Thành phần khí thải và nhiệt độ khí thải ..................................................... 50

vi


4.3.2.

Khảo sát ảnh hưởng của tải ................................................................................. 51

4.3.2.1

Hiệu suất nhiệt động cơ ............................................................................... 51

4.3.2.2

Khí thải động cơ .......................................................................................... 52

CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ..................................................... 55
5.1.

Kết luận ...................................................................................................................... 55

5.2.

Hướng phát triển đề tài............................................................................................... 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................................i
PHỤ LỤC.................................................................................................................................. iv
PHỤ LỤC A. Bài báo đăng trong Kỷ yếu Hội nghị Quốc tế ................................................ iv
PHỤ LỤC B. Các bảng biểu ............................................................................................... xxvi

PHỤ LỤC C. Bảng vẽ 3D động cơ và các chi tiết khác .................................................. xxviii
LÝ LỊCH KHOA HỌC ....................................................................................................... xxx

vii


MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1. Phát thải CO2 trên thế giới đến năm 2030 ................................................................. 1
Hình 1.2. Tiêu thụ của các loại nhiên liệu trên thế giới 1980 – 2030 ......................................... 1
Hình 1.3. Bộ chuyển đổi nhiên liệu dùng cho động cơ biogas ................................................... 6
Hình 2.1. Đồ thị áp suất trong xy-lanh và các giai đoạn cháy của động cơ đánh lửa cưỡng bức
.................................................................................................................................................. 10
Hình 2.2. Hiện tượng kích nổ trong động cơ ............................................................................ 12
Hình 2.3. Sự thay đổi các thành phần khí thải theo hệ số tương đương trong động cơ SI ....... 13
Hình 2.4. Các nguồn hình thành khí thải trong động cơ SI ...................................................... 14
Hình 2.5. Quan hệ giữa sự hình thành NOx và thời gian cháy, hệ số tương đương ................. 15
Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa .......................................................................... 16
Hình 2.7. Quá trình tăng trưởng dịng sơ cấp il......................................................................... 17
Hình 2.8. Sơ đồ tương đương của hệ thống đánh lửa ............................................................... 17
Hình 2.9. Quy luật biến đổi dòng điện sơ cấp il và hiệu điện thế thứ cấp U2m ......................... 18
Hình 2.10. Quy luật biến đổi hiệu điện thế thứ cấp U2m và cường độ dịng điện thứ cấp i2 khi
transistor cơng suất ngắt ........................................................................................................... 19
Hình 2.11. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đánh lửa CDI .......................................................... 21
Hình 2.12. Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến công suất và hiệu suất nhiệt của động cơ ........ 24
Hình 2.13. Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến áp suất xy-lanh trong động cơ ......................... 24
Hình 2.14. Sự thay đổi góc đánh lửa sớm theo tốc độ động cơ ................................................ 25
Hình 2.15. Tóm tắt cơng nghệ động cơ dùng biogas chuyển đổi cải tạo từ động cơ truyền
thống ......................................................................................................................................... 26
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý của động cơ chuyển đổi ................................................................. 32
Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý đo của bộ đo lưu lượng khơng khí nạp .......................................... 35

Hình 3.3. Mơ hình mặt cắt 3D của bộ trộn biogas kết hợp bộ đo lưu lượng khơng khí nạp .... 35
Hình 3.4. Đặc tuyến làm việc của bộ đo lưu lượng khơng khí nạp .......................................... 35
Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý đo của bộ đo lưu lượng biogas....................................................... 36
Hình 3.6. Mơ hình mặt cắt 3D của bộ đo lưu lượng biogas cung cấp ...................................... 37
Hình 3.7. Đặc tuyến làm việc của bộ đo lưu lượng biogas cung cấp ....................................... 37
viii


Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý thiết kế bộ trộn venturi................................................................... 38
Hình 3.9. Biến thiên vận tốc biogas theo độ chênh lệch áp suất .............................................. 40
Hình 3.10. Thơng sớ kỹ tḥt motor bước điều khiển .............................................................. 42
Hình 3.11. Thơng số kỹ thuật của cảm biến vị trí kiểu biến trở ............................................... 42
Hình 3.12. So đồ nguyên lý của mạch điều khiển trung tâm .................................................... 43
Hình 3.13. Mạch điều khiển trung tâm ..................................................................................... 44
Hình 3.14. Hệ thống đánh lửa trực tiếp CDI-DC ...................................................................... 45
Hình 3.15. Tín hiệu dạng xung từ cảm biến Ne và Ge ............................................................. 46
Hình 3.16. Giao diện màn hình giao tiếp .................................................................................. 47
Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý bố trí chung thử nghiệm................................................................. 47
Hình 4.2. Hiệu suất nhiệt, suất tiêu hao nhiên liệu thay đổi theo góc đánh lửa sớm ................ 49
Hình 4.3. Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến thành phần CO và HC........................................ 50
Hình 4.4. Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến thành phần NOx ................................................. 51
Hình 4.5. Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến nhiệt độ khí thải ................................................. 51
Hình 4.6. Quan hệ giữa hiệu suất nhiệt, suất tiêu hao nhiên liệu và góc góc đánh lửa sớm..... 52
Hình 4.7. Quan hệ giữa lưu lượng khơng khí nạp, lưu lượng biogas theo góc đánh lửa sớm .. 52
Hình 4.8. Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến thành phần CO và HC........................................ 53
Hình 4.9. Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến HC...................................................................... 54
Hình 4.10. Sự thay đổi của nhiệt độ khí thải theo góc đánh lửa sớm ....................................... 54

ix

MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1. Nguồn cung cấp biogas từ chất thải ........................................................................... 8
Bảng 3.1. Thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ Kunming Yunnei 4102QB ......................... 31
Bảng 3.2. Đặc điểm động cơ trước và sau khi chuyển đổi ....................................................... 33

x


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu
Nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch là nguồn năng lượng chính cung cấp cho quá trình
phát triển của nhân loại [1]. Trong năm 2006, việc đốt cháy các nguồn năng lượng có nguồn
gốc hóa thạch đóng góp hơn 85% tổng số nguồn năng lượng của thế giới. Với sự phát triển của
các nền kinh tế lớn, đặc biệt là Trung Quốc và Ấn Độ, nhu cầu về năng lượng có nguồn gốc
hóa thạch ngày càng tăng cao. Theo dự đoán của tổ chức năng lượng thế giới, tính từ năm
2006 đến 2030, nhu cầu năng lượng thế giới sẽ tăng khoảng 44%. Trong đó, nhu cầu từ các
nước đang phát triển tăng 73%, các nước phát triển tăng 15% [2]. Mặc dù đóng góp to lớn vào
sự phát triển của nhân loại, việc sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch này hiện đang gây ra các
vấn đề rất lớn về kinh tế, xã hội, tự nhiên, mơi trường.
Việc đốt nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch thải ra mơi trường một lượng lớn các chất
gây ô nhiễm, đang phá hủy trầm trọng môi trường sống, gây biến đổi khí hậu, và là một trong
những nguyên nhân chính dẫn đến các thảm họa thiên tai trong những năm gần đây [3],[4].
Ngồi ra, nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch là các loại nhiên liệu khơng tái sinh, việc sử dụng
cạn kiệt nguồn nhiên liệu này cũng dẫn đến các vấn đề rất lớn về kinh tế, chính trị trong việc
đảm bảo sự phát triển bền vững của các quốc gia. Vấn đề đảm bảo an ninh năng lượng cũng
như giảm ô nhiễm môi trường đang là các thách thức hàng đầu cho các quốc gia, các chuyên
gia nghiên cứu trong ngành năng lượng, ngành nhiên liệu, và ngành động cơ.

Hình 1.1. Phát thải CO2 trên thế giới đến

Hình 1.2. Tiêu thụ của các loại nhiên liệu trên

năm 2030 [4]

thế giới 1980 – 2030 [4]
1


Rất nhiều các biện pháp, giải pháp đã được đề xuất, triển khai ứng dụng. Trong đó, có
các nghiên cứu và phát triển các loại năng lượng mới, năng lượng tái tạo (new/renewable
energy) thay thế nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch. Trong đó, các nghiên cứu về việc ứng
dụng nhiên liệu mới/ nhiên liệu thay thế như nhiên liệu dầu sinh học (biodiesel), nhiên liệu
cồn (ethanol/methanol, bioethanol), nhiên liệu khí sinh học (biogas), khí thiên nhiên (NG), khí
hóa lỏng (LPG) là một trong những hướng nghiên cứu nổi bật trong việc tìm kiếm nguồn
nhiên liệu mới bổ sung và thay thế từng phần nhiên liệu xăng và diesel truyền thống trên động
cơ đốt trong.
Khí sinh học (biogas) là nguồn nhiên liệu tái sinh hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích cho
con người và mơi trường. Việc tận dụng khí biogas khơng làm tăng thêm lượng CO2 vào khí
quyển, làm giảm hiện tượng nóng dần của trái đất [5]. Bên cạnh đó, biogas nếu được lọc nhằm
làm giảm hàm lượng H2S sẽ làm tăng khả năng vận hành và tăng tuổi thọ của động cơ. Thành
phần chủ yếu của biogas là khí CH4 và CO2, cịn lại là H2S, hơi nước (H2O) và các chất khí
khác. Nguyên liệu sinh biogas chủ yếu là chất thải từ quá trình chăn ni (trang trại ni heo,
bị), bã mì (nhà máy sản xuất tinh bột mì), chất thải từ quá trình chế biến và sản xuất thủy hải
sản, rác sinh hoạt hữu cơ (bãi rác thành phố). Với hàm lượng mê-tan cao – nhiệt trị trung bình
37,71 kJ/m3 (%CH4 = 60%) [6] – biogas có thể được đốt cháy trong các đầu đốt gas để sinh
nhiệt, hoặc dùng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong để làm nguồn động lực. Biogas có thể
được sử dụng ở dạng trực tiếp (biogas thơ), hay được sơ chế (giảm H2S và CO2, tăng cường
hàm lượng CH4), hoặc tinh chế (loại bỏ gần hết H2S và CO2, hàm lượng CH4 đạt trên 95%).
Việc khai thác và sử dụng hiệu quả biogas sẽ đem lại những lợi ích sau:



Giảm ơ nhiễm mơi trường bởi chất thải được thu gom và xử lý triệt để.



Sinh ra năng lượng để phục vụ sản xuất và đời sống, góp phần giảm sự phụ thuộc
vào năng lượng hóa thạch truyền thống.



Khí CH4 bị đốt cháy sẽ sinh ra CO2, giảm phát thải CO và HC so với nhiên liệu
hóa thạch, đặc biệt là giảm hiệu ứng nhà kính do CH4 gây ra (gấp 22-25 lần so
với khí CO2).



Sử dụng năng lượng từ biogas không gây phát thải thêm CO2 vào khí quyển vì
CO2 sẽ lại được hấp thụ bởi thực vật, và tích lũy dưới dạng mơ của động – thực
vật (tạo thành vịng tuần hồn CO2).
2


Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về cơng nghệ chuyển đổi động cơ xăng (SI), động
cơ diesel (CI) sang động cơ biogas dùng lưỡng nhiên liệu (xăng/biogas hay diesel/biogas) hay
động cơ chạy 100% biogas. Việc sử dụng lưỡng nhiên liệu (xăng/biogas hay diesel/biogas) sẽ
đảm bảo công suất của động cơ không giảm so với công suất động cơ trước khi chuyển đổi,
không phụ thuộc vào nguồn cung cấp biogas, đặc biệt đối với khu vực có nguồn biogas không
ổn định. Nghiên cứu của Seung Hyun Yoon khi so sánh đặc tính cơng suất và khí thải của
động cơ CI khi sử dụng nhiên liệu khác nhau: diesel, biodiesel, biogas/diesel, biogas/biodiesel

cho thấy hiệu suất nhiệt của động cơ dùng lưỡng nhiên liệu biogas/diesel, biogas/biodiesel
thấp hơn khi sử dụng nhiên liệu diesel và biodiesel. Kết quả nghiên cứu cũng đưa ra thành
phần HC và CO của động cơ dùng lưỡng nhiên liệu cao hơn so với khi sử dụng một nhiên liệu
diesel và biodiesel [7].
Nghiên cứu của R. Chandra và đồng nghiệp khi chuyển đổi động cơ diesel, công suất
5,9kW thành động cơ đánh lửa cưỡng bức sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau: khí thiên
nhiên (CNG), biogas tinh (biogas đã tinh lọc) và biogas thô (biogas chưa tinh lọc). Thử
nghiệm tiến hành với tỉ số nén 12,65 của động cơ sau chuyển đổi, góc đánh lửa lần lượt thay
đổi 30o, 35o và 40oCA BTDC. Công suất động cơ sau chuyển đổi so với động cơ sử dụng
nhiên liệu diesel ban đầu lần lượt giảm 31,8%, 35,6% và 46,3%, tương ứng khi động cơ sử
dụng CNG, biogas tinh và biogas thơ. Bên cạnh đó, kết quả cũng chỉ ra công suất động cơ sau
chuyển đổi đạt giá trị cực đại tại góc đánh lửa sớm 35oCA BTDC cho tất cả các loại nhiên liệu
thử nghiệm [8]. Trong nghiên cứu của Daniel Favrat về khả năng ứng dụng buồng đốt phụ trên
động cơ biogas nhằm cải thiện hiệu suất nhiệt và khí thải đạt tiêu chuẩn của Thụy Sĩ. Nghiên
cứu được ứng dụng trên động cơ tăng áp 06 xy-lanh, cơng suất 150kW. Buồng đốt phụ chiếm
3% thể tích xy-lanh, được tính tốn và thiết kế bằng phần mềm KIVA 3V. Thử nghiệm được
tiến hành tại tốc độ 1500 vòng/phút, 100% tải, hệ số dư lượng khơng khí 1,57, góc đánh lửa
sớm 8oCA BTDC, tỉ số nén 13,3. Kết quả cho thấy, hiệu suất nhiệt của động cơ đạt 37,7% và
các thành phần khí thải NOx, CO vẫn thỏa mãn tiêu chuẩn của Thụy Sĩ [9]. Trong các thông
số vận hành của động cơ, tỉ số nén và góc đánh lửa sớm có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng
hoạt động, cơng suất và khí thải của động cơ, việc tăng tỉ số nén sẽ làm tăng hiệu suất nhiệt
của động cơ. Neyeloff và Cunkel nghiên cứu tỉ số nén giới hạn của của động cơ khí khoảng

3


= 15:1 [10]. Porpatham và đồng nghiệp khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ số nén đến đặc tính của
động cơ biogas đánh lửa cưỡng bức chuyển đổi từ động cơ CI. Thử nghiệm tiến hành với tốc
độ động cơ 1500 vòng/phút, độ mở bướm ga được khảo sát tại 25% và 100%, hệ số tương
đương thay đổi từ vùng giàu đến nghèo nhiên liệu để khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ số nén. Kết

quả cho thấy, khi tỉ số nén tăng từ 9,3:1 đến 15:1, công suất động cơ tăng khoảng 10% từ
4,4kW lên 4,8kW và hiệu suất nhiệt tương ứng tăng từ 23% lên 26,8% [11]. Bên cạnh đó, khi
tỉ số nén của động cơ tăng, thành phần khí thải NOx và HC tăng, đồng thời phải giảm góc
đánh lửa sớm khi tỉ số nén tăng [11],[12]. Trước đó vào năm 2007, Porpatham cùng các cộng
sự đã có nghiên cứu quan trọng về sự ảnh hưởng của hàm lượng CO2 trong biogas đến đặc
tính cơng suất và khí thải của động cơ dùng 100% biogas. Thử nghiệm được thực hiện với
hàm lượng CO2 trong biogas thay đổi lần lượt là 41%, 30% và 20%, tại số vòng quay khơng
đổi 1500 vịng/phút, độ mở bướm ga lần lượt 25% và 100%, hệ tương đương  thay đổi từ
giàu đến nghèo. Kết quả cho thấy thành phần CO2 trong biogas có ảnh hưởng quan trọng đến
q trình cháy và sự hình thành khí thải. Khi hàm lượng CO2 giảm sẽ làm tăng lượng methane
và ơxi trong hịa khí, dẫn đến quá trình cháy được cải thiện và tăng hiệu suất nhiệt của động
cơ. Đồng thời, nghiên cứu cũng cho thấy rằng khi động cơ hoạt động trong vùng cháy nghèo
sẽ làm tăng hiệu suất nhiệt do thành phần CO2 trong hịa khí giảm, cải thiện q trình cháy
[13].
Thái Lan là một trong những quốc gia Đông Nam Á dẫn đầu cơng nghệ chuyển đổi động
cơ dùng khí cho mục đích vận chuyển và phát điện. Kết quả nghiên cứu chuyển đổi động cơ
xe buýt Hino thành động cơ chạy biogas cho mục đích phát điện, tỉ số nén giảm từ 16:1 đến
8:1 cho thấy động cơ đạt hiệu suất nhiệt 28,6% tương ứng với hệ số tương đương (equivalence
ratio)  = 1,097 [14]. Bên cạnh đó, Ấn Độ cũng là quốc gia châu Á có tiềm năng lớn về sản
lượng biogas. Ước tính có khoảng 63,8 tỷ m3 biogas được sản xuất từ 980 triệu tấn phân vật
nuôi hàng năm tại Ấn Độ, lượng nhiệt cung cấp tương đương 1300 tỷ MJ. Với lượng nhiệt đó,
có thể thay thế khoảng 76% lượng khí tự nhiên CNG cung cấp cho Ấn Độ [15]. Hiện nay, tại
Ấn Độ có hơn 3,5 triệu hộ gia đình có trang bị các hầm biogas với quy mô từ 1 – 10 m3 sử
dụng trong các sinh hoạt hằng ngày (đun nấu, thắp sáng, chạy máy phát điện) [16]. Trung
Quốc là quốc gia có nền nơng nghiệp phát triển, có rất nhiều nguồn ngun liệu cho việc sản

4


xuất biogas. Hiện nay, tại các vùng nơng thơn khí biogas chủ yếu được sử dụng trong các sinh

hoạt hằng ngày như đun nấu, thắp sáng, sưởi ấm. Đến cuối năm 2010, Trung Quốc có khoảng
40 triệu hộ gia đình có sử dụng các hầm biogas. Bên cạnh đó, có khoảng 4700 nhà máy sản
xuất biogas từ chất thải của động thực vật với sản lượng 20.000 m3 mỗi ngày và khoảng 1600
nhà máy sản xuất biogas từ rác thải công nghiệp với sản lượng 500.000 m3 mỗi ngày [17]. Với
sự hỗ trợ từ chính phủ, Trung Quốc sẽ là một trong những quốc gia có tiềm năng ứng dụng
biogas lớn nhất trên thế giới.
Ở nước ta hiện nay, đặc biệt tại khu vực nông thôn, biogas đang được sử dụng phổ biến
trong sinh hoạt hằng ngày như đun nấu, thắp sáng và chạy máy phát điện. Khảo sát thực tế tại
các tỉnh Bình Dương, Đồng Nai, Tây Ninh, Tiền Giang và An Giang cho thấy các trang trại
nuôi heo có số lượng heo trên 2000 con, các nhà máy chế biến tinh bột mì (sắn) hay các nhà
máy chế biến cá da trơn có cơng suất trên 40 tấn/ngày đều có nhu cầu về máy phát điện dùng
khí biogas công suất trên 30kW để phục vụ cho việc sản xuất và vận hành hệ thống xử lý nước
thải. Do đó, việc nghiên cứu thiết kế và phát triển các động cơ máy phát điện sử dụng nhiên
liệu khí khí sinh học cỡ lớn nhằm sử dụng hiệu quả nguồn nhiên liệu khí sinh học sinh ra là rất
cần thiết.
Đại học Đà Nẵng là nơi đi tiên phong lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng biogas trên động cơ
đốt trong. Năm 2007, Bùi Văn Ga và cộng sự đã nghiên cứu ứng dụng biogas trên máy phát
điện công suất nhỏ [18], [19]. Đề tài chỉ dừng lại trong việc đánh giá khả năng ứng dụng của
biogas trên động cơ đốt trong, đề tài vẫn chưa đưa ra các kết quả mang tính chất định lượng về
cơng suất và khí thải của động cơ. Hiện nay, động cơ sử dụng khí sinh học tại Việt Nam
thường được chuyển đổi từ động cơ xăng dẫn đến hiệu suất động cơ rất thấp và giới hạn về
cơng suất sử dụng (<30 kVA). Do đó, việc nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel, động cơ
xăng thành động cơ sử dụng hai nhiên liệu diesel/biogas và xăng/biogas bằng việc lắp thêm
các bộ chuyển đổi (hình 1.3) là giải pháp giúp trên giúp nâng cao công suất làm việc của động
cơ. Tuy nhiên, việc điều chỉnh lượng nhiên liệu diesel theo các chế độ tải hoạt động của động
cơ vẫn chưa tối ưu và vẫn tiêu thụ một lượng lớn nhiên liệu diesel. Việc ứng dụng động cơ
100% biogas chuyển đổi từ động cơ xăng vẫn còn hạn chế về mặt hiệu suất và công suất. Việc
chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ sử dụng 100% biogas hiện nay chưa có do gặp phải
5

các vấn đề kỹ thuật về việc đánh lửa tại tỉ số nén cao và việc đáp ứng điều khiển chậm khi
động cơ thay đổi tải, tốc độ.

a)
b)
Hình 1.3. Bộ chuyển đổi nhiên liệu dùng cho động cơ biogas
a) Bộ chuyển đổi nhiên liệu biogas/diesel – Gatec 20
b) Bộ chuyển đổi nhiên liệu biogas/xăng – Gatec 21
Các nghiên cứu đề xuất nêu trên mới chỉ áp dụng cho động cơ cơng suất nhỏ và khó
triển khai áp dụng trong cơng nghiệp. Như đã phân tích ở phần trên, các trang trại chăn ni
quy mơ lớn ngày càng nhiều địi hỏi phải sử dụng động cơ, thiết bị lớn. Việc nghiên cứu thiết
kế và phát triển các động cơ máy phát điện sử dụng khí sinh học cỡ lớn (100 kVA) nhằm sử
dụng hiệu quả nguồn nhiên liệu khí sinh học sinh ra là rất cần thiết. Để giải quyết vấn đề này,
việc nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ biogas hoàn toàn phục vụ cho việc
phát điện là hướng nghiên cứu khả thi nhất. Ngoài ra, việc nghiên cứu phát triển động cơ lớn
sử dụng nguồn năng lượng tái tạo này giúp tiết kiệm, sử dụng hiệu quả năng lượng, giảm ơ
nhiễm mơi trường và đóng góp cho sự phát triển của nền kinh tế.
1.2. Mục tiêu đề tài
Như đã phân tích như trên, việc nghiên cứu chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ
100% biogas cho mục đích máy phát điện nhằm phục vụ tại những trang trại lớn, cũng như
ứng dụng trong công nghiệp là giải pháp phù hợp hiện nay. Thực tế , các loại động cơ sử dụng
100% biogas cho mục đích phát điện hiện nay chủ yếu sử dụng bộ điều tốc cơ khí nên khả
năng đáp ứng khi tải điện thay đổi đột ngột vẫn còn chưa tốt, làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của
các thiết bị sử dụng. Trong các thông số hoạt động của động cơ đánh lửa cưỡng bức, góc đánh
lửa sớm là một trong những thơng số quan trọng ảnh hưởng đến tính năng làm việc của động
cơ như: công suất, phát thải ô nhiễm, độ êm dịu, khả năng chống kích nổ, khả năng bị cháy

6

ngược, hiệu suất nhiệt, thời gian khởi động,… Đồng thời, việc điều chỉnh góc đánh lửa sớm và
tỉ lệ hịa khí A/F khi động cơ hoạt động ở chế độ nửa tải (part load) khi bướm ga mở hoàn toàn
sẽ giúp động cơ cải thiện hiệu suất nhiệt. Đặc biệt, khi sử dụng cho mục đích phát điện, góc
đánh lửa sớm là một trong các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng làm việc ổn định
của động cơ khi tải thay đổi đột ngột. Do đó, việc nghiên cứu ảnh hưởng của góc đánh lửa
sớm đến đặc tính cơng suất và khí thải của động cơ dùng 100% biogas là điều rất cần thiết.


Mục tiêu nghiên cứu đề tài:
o Thiết kế mơ hình động cơ dùng 100% biogas đánh lửa cưỡng bức dùng cho
nghiên cứu. Một động cơ diesel 04 xy-lanh được chuyển đổi thành động cơ
dùng 100% biogas đánh lửa cưỡng bức. Tỉ số nén của động cơ vẫn được
giữ nguyên (17:1) để phục vụ cho mục tiêu nghiên cứu ảnh hưởng góc đánh
lửa sớm đến đặc tính làm việc của động cơ sau chuyển đổi.
o Nghiên cứu ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến đặc tính cơng suất và đặc tính
khí thải của động cơ dùng 100% biogas nhằm tì m góc đánh lửa phù hợp
theo chế đợ tải của đợng cơ sau chủn đởi.



Tính thực tiễn của đề tài:
o Góp phần bổ sung vào kỹ thuật chuyển đổi động cơ dùng 100% biogas
đánh lửa cưỡng bức.
o Việc khảo sát ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm sẽ cung cấp dữ liệu cho
việc tối ưu khả năng vận hành của động cơ biogas đánh lửa cưỡng bức theo
các chế độ tải khác nhau, đặc biệt khi tải động cơ thay đổi đột ngột.



Ứng dụng của đề tài: Đề tài sau khi nghiên cứu và triển khai thành công sẽ chuyển
giao cho các vùng, khu vực, nhà máy và trang trại có trữ lượng biogas dồi dào (hàng
trăm đến hàng nghìn m3/ngày), giúp tiết kiệm chi phí vận hành và sinh hoạt.

7


1.3. Các nội dung thực hiện
Nội dung của luận văn được trình bày trong 05 chương:


Chƣơng 1 trình bày tổng quan về đề tài nghiên cứu, tóm tắt một số các nghiên
cứu trong và ngoài nước về động cở sử dụng biogas, những hạn chế của các
nghiên cứu trước đây. Dựa trên cơ sở đó sẽ trình bày mục tiêu nghiên cứu và tính
cấp thiết của đề tài.



Chƣơng 2 sẽ trình bày cơ sở lý thuyết của đề tài. Đầu tiên, đề tài sẽ trình bày
khái quát về đặc điểm khí sinh học (biogas) và khả năng ứng dụng của nó trên
động cơ đốt trong. Trong nội dung chương 2 sẽ tóm tắt lý thuyết q trình cháy
cũng như sự hình thành của các thành phần khí thải trong động cơ đánh lửa
cưỡng bức. Lý thuyết về hệ thống đánh lửa, các thông số đặc trưng của hệ thống
đánh lửa và ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm đến đặc tính làm việc của động cơ
đánh lửa cưỡng bức sẽ làm rõ trong chương này. Cuối cùng, đề tài sẽ trình bày
cơ sở lý thuyết của việc chuyển đổi động cơ và trên cơ sở đó sẽ đưa ra đối tượng
nghiên cứu của đề tài.



Chƣơng 3 trình bày quá trình thiết kế và chuyển đổi động cơ. Trong chương này,
các hệ thống điều khiển điện tử, hệ thống cung cấp dữ liệu và các cơ cấu chấp
hành trên mơ hình thử nghiệm sẽ được trình bày cụ thể về chức năng và nguyên
lý làm việc.



Chƣơng 4 sẽ trình bày về sơ đồ thử nghiệm, quy trình thử nghiệm và kết quả. Từ
đó sẽ tiến hành phân tích và đánh giá kết quả thử nghiệm.



Chƣơng 5 đưa ra các kết luận, những nội dung đã thực hiện trong đề tài và
hướng phát triển của đề tài nghiên cứu.

8


CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Biogas và một số đặc điểm của biogas
Khí sinh học (biogas) là sản phẩm của q trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ. Thành
phần chủ yếu trong biogas là khí CH4 và CO2, còn lại là H2S, hơi nước và các chất khí khác.
Một số thành phần của khí biogas được trình bày trong bảng 2.1 [20]. Hiện nay, có nhiều
nguồn nguyên liệu được sử dụng để cung cấp biogas như: chất thải của động vật, rác thải nông
nghiệp, công nghiệp, nước thải cơng nghiệp, các sản phẩm phụ của q trình chế biến (mỡ cá
basa, xác mì),…
Bảng 2.1. Nguồn cung cấp biogas từ chất thải
Chất thải (kg/ngày)

Biogas (m3/ngày)

Trâu

15

0,54

Bò

10

0,36

Bê

5

0,2

Lợn (50kg)

2

0,18

Ngựa

10

0,35

Cừu

2

0,1

Gà (2kg)

0,18

0,011

Con người

0,4

0,03

Biogas có thể hóa lỏng hồn tồn tại áp suất từ 200 đến 300 bar và nhiệt độ hóa lỏng
khoảng -1610C. Nhiệt trị và khối lượng riêng của biogas thay đổi tùy theo nhiệt độ và áp suất
của hầm chứa, khác nhau trong từng trường hợp cụ thể. Do trong khí biogas có một hàm lượng
lớn khí CO2 (theo thể tích) nên chỉ số octane của biogas cao, có thể lên đến 130 (tùy thuộc vào
thành phần trong biogas). Chính vì vậy, biogas có khả năng chống kích nổ cao, phù hợp với
động cơ có tỉ số nén cao [21]. Trên thực tế, việc hóa lỏng biogas để sử dụng làm nhiên liệu
cho các phương tiện vận chuyển là điều rất khó khăn do tốn nhiều năng lượng cho việc hóa
lỏng. Nhiệt trị của 1m3 biogas (chứa 60% CH4) tương đương với 0,47kg khí hóa lỏng (LPG),
0,67 lít xăng và 0,6 lít dầu diesel [22].
8

Nguồn biogas tại trang trại thử nghiệm có các thành phần dao động trung bình trong
ngày: 65% CH4, 32% CO2, còn lại là các thành phần khác. Các thành phần cịn lại chiếm thể
tích rất nhỏ so với CH4 và CO2, do đó ảnh hưởng khơng đáng kể trong q trình tính tốn tỉ lệ
hịa khí A/F lý tưởng, khối lượng riêng và nhiệt trị của biogas.


Xác định tỉ lệ A/F lý tƣởng của biogas
Phương trình cháy của biogas:
CH4

+

u

CO2
v

+

(O2 + 3,76N2)  
2u

CO2
(u + v)

+

H2O
2u

+

3,76N2
2u

Từ phương trình cháy trên, mối quan hệ giữa tỉ lệ %CH4 và %CO2 với tỉ lệ hịa khí A/F
lý tưởng:

 KK 2  M O2 +3,76M N2 
m
A 
  =  =
u×M CH4 + v×M CO2
 F LT m NL

(2.1)

Trong đó:
o mKK: Khối lượng khơng khí (kg)
o mNL: Khối lượng nhiên liệu (kg)
o MO2 = 32 : Khối lượng phân tử O2
o MN2 = 28 : Khối lượng phân tử N2
o MCH4 = 16 : Khối lượng phân tử CH4
o MCO2 = 44 : Khối lượng phân tử CO2
Từ phương trình (2.1), tỉ lệ A/F lý tưởng của biogas tại trang trại vào thời gian thử
nghiệm là 7,29.
2.2. Quá trình cháy của động cơ đánh lửa cƣỡng bức
2.2.1. Diễn biến quá trình cháy trong động cơ đánh lửa cƣỡng bức
Quá trình cháy lan truyền màng lửa trong động cơ đánh lửa cưỡng bức chia là 03 giai

đoạn:

9




Giai đoạn cháy trễ (I): là giai đoạn hình thành nên trung tâm cháy và hình thành
màng lửa ban đầu. Trên đồ thị 2.1 [23] cho thấy, giai đoạn cháy trễ này được tính
từ khi xuất hiện tia lửa điện điểm A và kết thúc tại điểm B khi đường áp suất của
môi chất công tác bắt đầu tách hỏi đường nén không cháy (đường đứt nét).
Giai đoạn cháy trễ phụ thuộc vào:
o Nhiệt độ và năng lượng phóng giữa hai điện cực của bu-gi.
o Khả năng tự cháy của nhiên liệu.
o Nhiệt độ và áp suất khí nén trong xy-lanh tại thời điểm đánh lửa.
o Độ đồng nhất của hịa khí.
o Tỉ lệ hịa khí giàu, nghèo hay lý tưởng (stoichiometric ratio).

Hình 2.1. Đồ thị áp suất trong xy-lanh và các giai đoạn cháy của động cơ đánh lửa cưỡng bức



Giai đoạn cháy tăng áp nhanh (II): là giai đoạn cháy khơng kiểm sốt vì thời
gian cháy của giai đoạn này gần như có giá trị khơng đổi theo góc quay trục khuỷu.
Hình 2.1 cho thấy giai đoạn cháy này được tính từ điểm B và kết thúc tại điểm C
khi đường áp suất của môi chất công tác đạt giá trị cực đại. Giá trị áp suất lớn nhất
này có ảnh hưởng quyết định đến tính năng phát cơng suất , tuy nhiên nó phải nằm
trong phạm vi giới hạn để đảm bảo độ bền và tuổi thọ của động cơ.
10



Giai đoạn cháy rớt (III): Giai đoạn này kết thúc tại khoảng 400÷600 góc quay trục
khuỷu sau ĐCT. Về mặt lý thuyết, nó chấm dứt tại thời điểm màng lửa lan tới điểm
xa nhất của buồng cháy tính từ bu-gi, song trên thực tế lúc này vẫn còn khoảng 1/4
lượng hịa khí chưa cháy kịp do màng lửa khó xâm nhập vào vùng hịa khí bị bao
bọc bởi khí đã cháy.

Tuy nhiên, trong động cơ cháy cưỡng bức cịn có 02 dạng cháy khơng bình thường làm
ảnh hưởng đến cơng suất, khí thải và tuổi thọ động cơ


Hiện tƣợng cháy kích nổ (knocking): được xác định khi xuất hiện tiếng gõ kim
loại. Khái niệm tiếng gõ kim loại được dùng để đặc tả sự va đập liên tục của các
sóng áp suất của khí cháy đến thành vách buồng đốt.
Hình 2.2 trình bày hiện tượng cháy kích nổ trong động cơ. Bản chất của sự kích nổ
là do sự tăng áp suất đột ngột ở gần giai đoạn cháy chính. Trong quá trình lan
truyền, áp suất và nhiệt độ phần hịa khí ở phía trước màng lửa được tăng liên tục
do bức xạ nhiệt và do chèn ép bởi kết quả nhả nhiệt của hịa khí đã cháy gây ra,
làm gia tăng phản ứng phía trước màng lửa của hịa khí càng sâu. Khi số hịa khí
này tự phát hỏa trong lúc màng lửa chưa lan tới, thì sẽ tạo ra màng lửa mới với tâm
cháy mới, gây cộng hưởng áp suất khí cháy trong buồng đốt.
Những nhân tố ảnh hưởng quan trọng nhằm hạn chế và giảm tối đa sự kích nổ:
o Thiết kế buồng cháy gọn: diện tích lan truyền màng lửa phát triển tối đa và
giảm quãng đường lan truyền màng lửa
o Tốc độ cháy lớn nhất.
o Chất lượng hịa khí tốt nhất.
o Hạn chế sự hình thành tâm cháy tại vùng hịa khí chưa cháy.
o Dời góc đánh lửa gần về ĐCT. Tuy nhiên, việc này sẽ làm giảm công suất

và hiệu suất của động cơ.

11