Κρουστική καύση

Τι είναι;

Κρουστική καύση είναι το φαινόμενο, στο οποίο μια αρχικά ομαλά εξελισσόμενη καύση μεταβαίνει ακαριαία σε εκρηκτικής μορφής καύση ολόκληρου του υπόλοιπου άκαυστου μίγματος.

Που οφείλεται;

Οφείλεται στην εκτεινόμενη «εκτοπιστική» συμπίεση, κατά την οποία το άκαυστο μίγμα περιορίζεται σε συνεχώς μικρότερο χώρο από το μέτωπο της κανονικής φλόγας κι’ετσι αυξάνεται η θερμοκρασία του (μεγαλύτερη από αυτή που υπάρχει στη φάση της συμπίεσης), οπότε το άκαυστο μίγμα αυταναφλέγεται. Η αυτανάφλεξη του άκαυστου μίγματος προκαλεί μια τοπική ανύψωση της πίεσης και της θερμοκρασίας. Αυτή η τοπική ανύψωση της πίεσης έχει ως αποτέλεσμα η πίεση να διαδίδεται ταχύτερα από τη θερμότητα. Τα κύματα πίεσης διαδίδονται με ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου και ανακλώνται στα τοιχώματα του κυλίνδρου, με συνέπεια το μεταλλικό ήχο (πειράκια).Η αύξηση της πίεσης και της θερμοκρασίας συντελούν στην αύξηση της μεταφοράς της θερμότητας από τα τοιχώματα του κυλίνδρου, με αποτέλεσμα τη μείωση του βαθμού απόδοσης και την αύξηση της κατανάλωσης καυσίμου. Λόγω των ισχυρών δυνάμεων που αναπτύσσονται και τα βίαια ωστικά κύματα τα μηχανικά μέρη (βαλβίδες, έμβολα, έδρανα, άξονες κλπ.) καταπονούνται και φθείρονται πάρα πολύ με αποτέλεσμα την καταστροφή του κινητήρα. Επίσης κατά την κρουστική καύση δημιουργούνται με το καυσαέριο και επιβλαβείς ρύποι όπως αλδεΰδες και υπεροξείδια.

Μέθοδοι για την αποφυγή της κρουστικής καύσης είναι:

Η προσθήκη στο καύσιμο κατάλληλων ουσιών, όπως ο τετρααιθυλιούχος (TEL) και ο τετραμεθυλιούχος (TML) μόλυβδος, με τις οποίες αυξάνεται η αντικρουστική ικανότητα της βενζίνης που εκφράζεται με τον αριθμό οκτανίου.Η μείωση της σχέσης συμπίεσης.Η έγχυση του καυσίμου σε συνδυασμό με τη λεγόμενη στρωματική γόμωση του κυλίνδρου, δηλαδή ανομοιογενές μίγμα, το οποίο είναι πλουσιότερο στην περιοχή ανάφλεξης,Η κατασκευή του θαλάμου καύσης με απλή και συγκεντρωτική μορφή με τον αναφλεκτήρα στο κέντρο. Η τοποθέτηση δυο αναφλεκτήρων, όταν είναι κατασκευαστικά δυνατόν, οπότε ο χρόνος καύσης μειώνεται στο μισό.

1. Η καλύτερη ψύξη του κινητήρα.
2. Η αύξηση των στροφών, που αυξάνει την ταχύτητα του μετώπου της φλόγας.
3. Ο κανονικός στροβιλισμός του μίγματος.
4. Η ανακύκλωση του καυσαερίου που μειώνει τη μέγιστη θερμοκρασία καύσης.
5. Η διάσπαση (σχάση) του καυσαερίου που μειώνει τον κίνδυνο κρουστικής καύσης, επειδή απορροφάται θερμότητα, με αποτέλεσμα τη μείωση της μέγιστης θερμοκρασίας και πίεσης. Κυρίως, το CO₂  διασπάται σε CO και Ο₂ , αλλά υπάρχει και μια πολύ μικρή διάσπαση H₂O. Η διάσπαση του CO₂  ξεκινά στου 1000⁰C. Η θερμοκρασία καύσης είναι μικρή στα φτωχά μίγματα και γι’ αυτό αυτά δεν εμφανίζουν διάσπαση. Επίσης είναι περιορισμένη η διάσπαση καυσαερίου στα πλούσια μίγματα, στα οποία η συγκέντρωση οξυγόνου είναι ήδη υψηλή, λόγω ατελούς καύσης.

Παράγοντες που ευνοούν την κρουστική καύση:

1. Η αύξηση της προπορείας έναυσης (αβάνς), επειδή τότε αυξάνεται η μέγιστη πίεση του κύκλου.
2. Η αύξηση του φορτίου του κινητήρα (π.χ. απότομο γκάζι).
3. Η υπερπλήρωση.
4. Η αύξηση της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος.
5. Η μείωση της υγρασίας του αέρα.
6.  Όταν το μίγμα είναι στοιχειομετρικό, ελλατώνεται ο χρόνος καύσης, δηλαδή ο χρόνος που μεσολαβεί από τη στιγμή του σπινθιρισμού έως την ανάπτυξη της μέγιστης πίεσης. Η μείωση του χρόνου καύσης ευνοεί την κρουστική καύση.

Τι μπορεί να κάνει ο οδηγός στο δρόμο όταν οδηγώντας αντιληφθεί «πειράκια»;

Μπορεί να μειώσει τη σχέση μετάδοσης στο κιβώτιο ταχυτήτων (να κατεβάσει ταχύτητα). Με τον τρόπο αυτό, αυξάνεται η μεταφερόμενη ροπή στους τροχούς και υποβοηθείται η επιτάχυνση του οχήματος. Συνεπώς, η δυσμενής λειτουργική αυτή κατάσταση αντιμετωπίζεται σε συντομότερο χρόνικό διάστημα.