Phân biệt hiện tượng cháy sớm - hiện tượng kích nổ - cách khắc phục hiện tượng kích nổ và chỉ số Octane

Phân biệt hiện tượng cháy sớm và hiện tượng kích nổ
Khi nhiệt độ và áp suất trong buồng đốt động cơ tăng cao hơn bình thường, hỗn hợp không khí – nhiên liệu (hòa khí) có khả năng bắt đầu quá trình cháy trước khi bu-gi đánh lửa. Đó gọi là hiện tượng cháy sớm (Pre-ignition). Đây chính là nguyên nhân khiến cho áp suất cực đại (peak pressure) trong buồng đốt xảy ra trước khi piston lên đến điểm chết trên của hành trình nén thay vì sau khi piston đi qua điểm chết trên như trong quá trình cháy bình thường. 

Ngay tại thời điểm này, áp lực cực đại đặt lên bề mặt piston có hướng ngược lại so với chiều chuyển động tức thời khi đó của piston gây ra hiện tượng rung giật, mất công suất động cơ và ảnh hưởng nghiêm trọng đến các chi tiết của động cơ như piston, thành xylanh, thanh truyền, trục khuỷu.

Cuối kỳ nén của động cơ, khi bu-gi bật tia lửa điện để bắt đầu quá trình cháy tạo ra một màng lửa lan truyền theo tất cả các hướng trong buồng đốt từ điểm giữa hai điện cực bu-gi làm gia tăng nhiệt độ và áp suất bên trong buồng đốt động cơ một cách nhanh chóng. Cùng lúc này, một hoặc vài màng lửa khác cũng có thể xuất hiện tại các điểm khác trong buồng đốt và lan truyền song song với màng lửa do bu-gi tạo ra. Khi các màng lửa nói trên va đập với nhau sẽ tạo ra các sóng xung kích tần số rất cao khiến cho áp suất trong buồng đốt tăng cao đột ngột. Mặt khác khi các sóng xung kích này công hưởng với nhau sẽ tạo nên sóng xung kích với tần số vô cùng lớn. Kết quả của các sóng xung kích này là âm thanh như tiếng gõ kim loại (knocking sound) xuất hiện trong động cơ. Đồng thời nhiệt độ bên trong buồng đốt cũng bị tăng cao một cách bất thường.

Ngoài tiếng gõ kim loại, tùy mức độ, hiện tượng kích nổ còn gây ra các thiệt hại khác như:

• Giảm đáng kể công suất, gây rung giật động cơ.
• Phá hủy một phần hoặc hoàn toàn các chi tiết của động cơ như xéc-măng, đầu piston
• Gây ra hiện tượng quá nhiệt, sôi nước và có khả năng kéo theo hệ quả xấu nữa là hiện tượng cháy sớm (pre-ignition) như đề cập ở trên.

• Nhiên liệu sử dụng có khả năng chống kích nổ không đạt yêu cầu: chỉ số Octane thấp hơn yêu cầu.
• Muội than đóng trong buổng đốt, nhất là lân cận miệng Xú-páp xả: chúng trở thành những nguồn nhiệt làm cho hòa khí tự bắt lửa khi bị nén ở nhiệt độ cao.

Qua phân tích như trên, chúng ta thấy được rằng chìa khóa để giải bài toán chống kích nổ cũng như hiện tượng cháy sớm trên động cơ xăng chính là cải thiện khả năng chống kích nổ của nhiên liệu và ngăn ngừa/ loại bỏ sự bám muội than trong buồng đốt động cơ. Hay nói cách khác chính là phải cải thiện chất lượng nhiên liệu.

 

Có nhiều biện pháp cải thiện chất lượng nhiên liệu, một trong số đó là Chất xúc tác xử lý nhiên liệu

Vậy sản phẩm Broquet có tác dụng như thế nào đối với chất lượng nhiên liệu? Hãy xem xét tác dụng của Broquet đối với hai yếu tố chính để đánh giá chất lượng của nhiên liệu sau:

1- Khả năng cháy sạch hoàn toàn một cách có kiểm soát của nhiên liệu:

Broquet tác dụng làm suy yếu liên kết giữa các phân tử Hydro Carbon trong nhiên liêu,  làm nhiên liệu trở nên tơi hơn, giúp hỗn hợp không khí – nhiên liệu trong buồng đốt được hòa trộn tốt hơn và đốt cháy một cách hoàn toàn tạo ra nhiệt lượng tối đa để chuyển hóa thành cơ năng có ích cho động cơ. 

Ngoài ra, việc nhiên liệu cháy sạch một cách có kiểm soát sẽ giúp ngăn ngừa sự đóng muội than trong buồng đốt động cơ, điều này giúp tăng hiệu suất nhiệt của động cơ cũng như giảm thiểu nguy cơ gây ra hiện tượng cháy sớm (pre-ignition) và cháy kích nổ (detonation) vì một khi không đóng muội than tức là không hình thành nguồn nhiệt khác ngoài tia lửa điện của bu-gi.

2- Khả năng chống kích nổ của nhiên liệu (xăng) được đánh giá thông qua chỉ số Octane. Chỉ số này càng cao thì nhiên liệu càng có khả năng chống tự cháy khi bị nén với áp suất và nhiệt độ cao. Nhờ đó mà khả năng chống kích nổ cho động cơ càng tốt hơn. Vậy chỉ số Octane là gì? Được xác định như thế nào?

 

Chỉ số Octane:

Octane (C8H18) là một họ Hydrocacbon vốn là thành phần của xăng. Trong đó Iso-Octan được coi là tiêu chuẩn đo lường khả năng chống tự cháy của xăng/ nhiên liệu.

Chỉ số Octane là phần trăm về thể tích của nguyên tố Iso-Octane trong hỗn hợp nhiên liệu gồm hai nguyên tố Iso-Octan và Heptane (C6H14).

Chỉ số Octane của một nhiên liệu được xác định thông qua việc nhiên liệu đó có khả năng chống kích nổ tương đương hỗn hợp Iso-Octane bao nhiêu phần trăm.

Ví dụ: Nhiên liệu A có khả năng chống kích nổ (xác định bằng thực nghiệm trên động cơ) tương đương với hỗn hợp gồm 95% Iso-Octane và 05% Heptane, như vậy chỉ số Octane của nhiên liệu A là 95.

Đối với các loại nhiên liệu trên thị trường hiện tại thường dùng ký hiệu RON 90/ RON 95 với RON viết tắt của Research Octane Number có ý nghĩa là nhiên liệu đó có chỉ số Octane được xác định bằng thực nghiệm theo cách nêu trong ví dụ trên.

 

- Bằng việc sử dụng Broquet như một Chất Xúc tác Xử lý Nhiên liệu, khả năng chống tự cháy, chống kích nổ của xăng tăng lên – đồng nghĩa với sự gia tăng chỉ số Octane, nhờ vậy động cơ có khả năng hoạt động mượt mà ở dải tỉ số nén cao ( đặc biệt là động cơ trang bị Turbo tăng áp) mà vẫn đảm bảo không bị kích nổ hay cháy sớm.