Нормальное и детанационное сгорание

В бензиновом двигателе воспламенение топливовоздушяой

смеси осуществляется электрической искрой при подходе порш-

ня к ВМТ такта сжатия. Воспламенение и горение можно разде-

лить на два периода: I — период задержки воспламенения, II -

период видимого сгорания (рис. 2.2).

Первый период длится с момента подачи искры (точка 1) до

воспламенения топлива (точка 2) и равен 12... 16° по углу пово-

рота коленчатого вала (участок 1-2). Это период задержки вос-

пламенения, в течение которого в рабочей смеси появляются

активные центры, дающие начало горению. Продолжитель-

ность периода задержки воспламенения зависит от температу-

ры, давления и состава сжимаемой смеси.

Второй период начинается в точке 2 и заканчивается в точ-

ке 3 (участок 2-3). В это время температура и давление окисляю-

щейся рабочей смеси по мере распространения пламени стано-

вятся все более высокими, поскольку смесь сжимается и выделя-

ется теплота от ее сгорания.

Скорость распространения фронта пламени от свечи посте-

пенно перемещается по камере сгорания и увеличивается, дости-

гая 20...30 м/с.

Наиболее интенсивно процесс сгорания происходит при

а = 0,95. Дальнейшее обогащение рабочей смеси приводит к не-

полному сгоранию, а обеднение — к расходу теплоты на нагрева-

ние избыточного азота, находящегося в воздухе. Это И снижает

скорость горения. Такое сгорание называют нормальным.

Однако иногда в части смеси 2, окисляющейся в последнюю

очередь, под воздействием высокой температуры и давления про-

исходит интенсивное образование активных центров 3, способных

в определенных условиях к самовоспламенению (рис. 2.3).

В результате она может самовоспламениться прежде, чем

к ней подойдет фронт пламени 4. В этом случае процесс сгора-

ния протекает взрывообразно. Образовавшаяся взрывная волна

распространяется со скоростью 1500...2000 м/с. Этот вид сгора-

ния называют взрывным или детонационным.

При нормальном сгорании давление повышается плавно, а при

детонационном — скачкообразно, вследствие чего возрастают

ш&грузки на кривошип но-шатунный механизм. Детонация при-

водит к снижению мощности двигателя и ухудшению его эконо-

мичности. При длительной работе с детонацией двигатель пере-

гревается, возможны пригорание поршневых колец, прогар

поршней и клапанов, а также выход из строя других узлов и де-

талей двигателя.

Обычно детонирует незначительная часть рабочей смеси. Если

детонирует 10...12 % рабочей смеси — это детонация средней

интенсивности, 18...20% —очень сильная детонация. Наличие

детонации является следствием неправильного подбора топлива,

плохо отрегулированного зажигания или повышенного нагара

в камере сгорания и на поршнях.

Детонационная стойкость является основным показателем

при подборе марки бензина для двигателя. Оценивается она ус-

ловной единицей, называемой октановым числом (04).

Октановое число — показатель детонационной стойкости

бшвина, численно равный процентному (по объему) содержа-

то изооктана в смеси с нормальным гептаном, эквивалентной

по своей детонационной стойкости бензину, испытываемому

в стандартных условиях. Если, например, испытываемый бен-

зин обладает такой же детонационной стойкостью, что и смесь,

состоящая из 83 % иэооктана и 7 % нормального гептана, то ок-

тановое число этого бензина равно 93.

Октановое число бензина определяют моторным и исследова-

тельским методами нп установке типа УИТ-65, представляющей

собой одноцилиндровый четырехтактный двигатель с перемен-

ной степенью сжатия (е = 4...10). Сравнивают испытуемое топ-

ливо с эталонным. В качестве эталонного топлива берут смесь,

состоящую из изооктана (С8Н1в) и нормального гептана (С7Я16).

04 изооктана, обладающего высокими детонационными свой-

ствами, иринято за 100 единиц, а нормального гептана, сильно

детонирующего, — за 0 единиц.

Изменяя степень сжатия путем изменения объема камеры

сгорания на установке типа УИТ-65, работающей на испытуемом

топливе, доводят детонацию до определенной интенсивности.

Не изменяя степени сжатия, переводят двигатель на питание

эталонной смесью и подбирают тостав из изооктана и нормаль-

ного гептана, дающий аналогичную интенсивность детонации.

Моторный и исследовательский методы определения 04 раз-

личаются лишь режимом нагрузки на двигатель установки при

проведении испытания. Моторный метод по тепловому режиму

и мощности более нагружен и имитирует загородную езду авто-

мобиля. Исследовательский метод имитирует режим работы

легкового автомобпля в городе с частыми остановками и пони-

женным тепловым режимом.

Для повышения детонационной стойкости товарных бензи-

нов в них добавляют высокооктановые компоненты или антиде-

тонационные присадки, а чаще и то, и другое.

Высокооктановыми компонентами являются продукты ката-

литического крекинга, риформинга, алкилбензин, бензол и др.

В качестве антидетонационной присадки (антидетонатора) наи-

большее распространение получил тетраэтилсвинец.

Этилированные бензины имеют следующие недостатки:

•повышенное нагарообразование в двигателе;

•возможно калильное зажигание в связи с отложениями со-

единений свинца в камере сгорания;

•образование кислот, способствующих коррозии металла, при

взаимодействии воды с веществами, входящими в выноситель;

•окисление ТЭС при хранении бензина и выпадение в осадок

в виде белых частиц;

•токсичность.

Дата добавления: 2015-07-10