ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Детонация в бензиновых двигателях из "Моторные топлива" С момента проскока электрической искры между электродами свечи возникает небольшой очаг горения. Движение фронта пламени по объему топливовоздушной смеси ускоряется вследствие турбулизации и увеличения температуры несгоревшей смеси в результате продолжаю-шегося ее сжатия и теплопередачи от фронта пламени, в конечной фазе горения скорость распространения фронта пламени достигает 50-60 м/с. Обшая длительность фазы сгорания соответствует углу поворота коленчатого вала -24-30°, т.е. за время 1/15 -ь 1/12 оборота вала (1/7,5 - 1/6 полного хода поршня). При числе оборотов вала 3000 мин это составляет 0,0013 - 0,0017 с. Горение завершается позже достижения поршнем верхней мертвой точки и позже достижения максимального давления хотя температура после достижения максимального давления еще некоторое время повышается вследствие продолжающегося горения, давление снижается в результате расширения. [c.19] У стенок цилиндра существует неподвижный пограничный слой газа толщиной 0,05 - 0,4 мм (толщина слоя зависит от конструкции двигателя), в котором температура низка и реакция горения в этом слое по существу идти не может, идут реакции окисления и термические реакции углеводородов. [c.19] Детонация развивается в остаточном объеме топливовоздушной смеси при достижении максимальных давления и температуры (рис. [c.20] Установлено, что увеличение степени сжатия и диаметра цилиндра повышают вероятность возникновения детонации (при использовании данного бензина). [c.20] Ттах температура во фронте пламени. [c.21] То - температура на максимальном расстоянии от пламени (у поверхности поршня). [c.21] А - коэффициент, определяемый свойствами газовой смеси и скоростью горения. [c.22] Следовательно, скорость распространения давления падает от фронта пламени к поршню. Так как в процессе горения продолжается разогрев несгоревшего газа в результате сжатия поршнем и разогревом от пламени, по мере протекания горения скорость распространения давления в несгоревшем газе повышается, при значительном ускорении фронта пламени возникает возможность образования ударной волны, поджигающей, вследствие высокой температуры в ней, горячую смесь. [c.22] За фронтом ударной волны следует слой горящей смеси толщиной 5-10 мм, сумма ударной волны и волны горения называется детонационной волной. Температура в детонационной волне значительно выше, чем при адиабатическом горении (разница порядка 500°), а время горения и5+10мм 2000000 = 2,5 + 5 10 с (5-10 мм - толщина слоя горящих газов, 2000000 - порядок величины скорости детонационной волны). При таких высоких температурах идет разложение углеводородов до элементов, а горение не проходит до конца ввиду малого времени реакции, в результате при детонации образуется сажа. [c.22] Рассмотрим условия, определяющие сильное ускорение фронта пламени. [c.22] Ттах температура во фронте пламени. [c.23] Если в исходной топливовоздушной смеси концентрации были с°, с , то к моменту начала горения они равны с° е и е, где е - степень сжатия к моменту зажигания. Далее при движении поршня к верхней мертвой точке е увеличивается до степени сжатия ё в верхней мертвой точке и, следовательно, скорость горения и соответствующая скорость распространения пламени пропорциональна квадрату степени сжатия и достигает максимального значения (при данной температуре горения) в верхней мертвой точке. [c.23] Более сильной является зависимость скорости реакции от температуры горения Ттах, так как эта зависимость экспоненциальна. [c.23] Су - число молей и теплоемкость продуктов реакции. [c.23] Величина достигаемого ускорения возрастает с увеличением теплотворной способности топлива (я), диаметра цилиндра (с1), температуры стенки (Тст), уменьшением количества нагревающихся продуктов ) увеличение коэффициента избытка воздуха может снизить или подавить детонацию, такое же влияние оказывает уменьшение температуры воздуха и увеличение его влажности (уменьшается То). [c.25] Косвенно детонация снижается или подавляется. увеличением числа оборотов и снижением угла опережение зажигания - в обоих случаях снижается максимально достигаемая температура при максимальной степени сжатия. Зависимость реакционной способности топлива (определяющей скорость его горения) в данном рассмотрении определяется величиной Ко. Необходимо учитывать, что во фронт пламени поступают не исходные углеводороды бензина, а продукты их реакций с кислородом в объеме еще негорящих газов. [c.25] СНз -С 0- СНзО+(СНз)2С = 0. [c.27] Широкое распространение получила перекисная теория детонации. Согласно этой теории в предпламенных реакциях накапливаются гидроперекиси, вызывающие самовоспламенение - вначале образуются холодные пламена, затем обычное горячее пламя, т.е. происходит взрывное самовоспламенение, вызывающее ударную волну с последующим детонационным горением. [c.27] Эта теория не может объяснить ряд известных фактов и кинетических данных. [c.27] Вернуться к основной статье