Детонация и самовоспламенение в двигателях

Работа Пешара, как это показывает ее название, была начата в надежде па обнаружение соответствия между детонационными свойствами различных горючих и их кинетической характеристикой, определяемой коэффициентом А. Однако на основании полученных результатов пришлось, по словам автора, констатировать, не без удивления, что энергия активации для этих горючих изменяется мало и, в частности, н. гептан и пзо-октап имеют почти одинаковую энергию (активации). По-видимому, энергия активации не представляет фактора, определяющего детонационные явления [117, стр. 33]. В действительности этот вывод непосредственно отражает лншь тот факт, что явление высокотемпературного самовоспламенения вообще, а следовательно, и все относящиеся к нему кинетические характеристики не имеют отношения к природе явления детонации в двигателях. [c.65]

Высказывается также предположение, что возникновение детонации в двигателе с искровым зажиганием контролируется в основном скоростью предпламенных реакций окисления, предшествующих самовоспламенению [148]. [c.152]

Детонация возникает вследствие самовоспламенения части ТВС, до которой фронт пламени от свечи доходит в последнюю очередь. Внешне детонация проявляется в возникновении звонких металлических стуков при работе двигателя на больших нагрузках. При интенсивной детонации мощность двигателя падает и появляется черный дым в отработавших газах. Регулярное возникновение детонации может привести к разрушению и сплавлению головок поршней, к повреждению шатунных и коренных подшипников коленчатого вала. Детонационное сгорание сопровождается резким возрастанием амплитуды вибраций с частотой 5000—6000 Гц [164]. [c.151]

С увеличением периода задержки воспламенения (0г) возрастает количество топлива, введенного к моменту его воспламенения одновременно улучшается однородность топливо-воздушной смеси и углубляется ее химическая предпламенная подготовка к самовоспламенению взрывного типа, по внешнему проявлению сходному с детонацией в двигателях с воспламенением от искры. Продолжительность периода 0,- зависит от воспламеняемости топлива, оцениваемой цетановым числом, от температуры и давления сжатого воздуха в момент начала впрыска топлива, от степени распыления топлива, турбулизации заряда и наличия в камере сгорания нагретых поверхностей. [c.157]

ЛИЛИ детально проследить за всем процессом возникновения детонации в двигателях. Детонация — очень сложное явление, развивающееся, согласно предложенной А. С. Соколиком теории, в нескольких последовательных стадиях. Возникновение детонации в двигателе обязано двухстах дийному самовоспламенению, развивающемуся в сгорающих в последнюю очередь частях заряда. Наши опыты указывают на то, что на возникновение детонационной волны существенно влияет отражение возникающих в результате такого самовоспламенения ударных волн от стенок камеры сгорания. Детонационная волна в двигателях может принимать весьма своеобразные формы. Наряду с детонационными волнами, распространяющимися по несгоревшей смеси со скоростью около 2000 м/сек, при более слабой детонации возникают ударные волны со средними скоростями лишь около 1200—1500 м/сек. [c.213]

Иногда требуется повысить температуру самовоспламенения паров бензина для того, чтобы исключить явление детонации в двигателе внутреннего сгорания. Для этих целей применяются антидетонаторы. [c.90]

Поэтому вряд ли удивительно, что рассмотрение реакций, определяющих характеристики углеводородных топлив как источников мощностей, является больше умозрительным, чем количественным. Внимание было сосредоточено на исключении нежелательных особенностей окисления, например детонации в двигателях внутреннего сгорания при высоких степенях сжатия в результате больших усилий это было достигнуто эмпирическим путем, хотя некоторые усовершенствования были сделаны уже на ранних стадиях этих исследований. Явление детонации в двигателях с искровым зажиганием обусловлено самовоспламенением несгоревшего газа впереди фронта пламени, двигающегося от источника зажигания. Это самовоспламенение вызывает механически вредную детонационную волну и нарушает граничные слои газов вблизи поршня и у стенок цилиндра, приводя к более быстрому распространению тепла от горячих газов к металлу. Наличие волн детонации было убедительно доказано высокоскоростной фотосъемкой [56]. [c.473]

Дополнительное сжатие и нагревание газа во фронте образовавшейся ударной волны стимулирует возникновение самовоспламенения смеси в других очагах. При этом ударная волна движется в рабочей смеси, в которой предпламенные реакции близки к своему завершению. Следом за ударной волной возникает самовоспламенение несгоревшей части смеси. Такое распространение самовоспламенения совместно с фронтом ударной волны и составляет сущность явления детонации в двигателе. [c.102]

Возникновение детонации в двигателе зависит от химического состава применяемого топлива. Если используют бензин, в составе которого преобладают углеводороды, не дающие при высоких температурах значительных количеств активных промежуточных соединений и имеющие большой период задержки самовоспламенения, то в последних порциях смеси не происходит самовоспламенения и сгорание заканчивается нормально без детонации. Если в последних порциях смеси накапливается много активных соединений, возможно самовоспламенение с возникновением детонации. [c.103]

Дальнейшее повышение степени сжатия двигателя может привести к самовоспламенению последней части заряда смеси в условиях, соответствующих условиям переходной зоны и к появлению слабых волн сжатия. И, наконец, при некотором критическом значении степени сжатия давление и температура последней части заряда достигают таких значений, при которых начинает осуществляться второе условие возникновения детонации. Самовоспламенение последней части заряда сопровождается самоускорением волн сжатия и появлением детонационных волн. [c.124]

Температура самовоспламенения топлива сильно влияет на длительность задержки воспламенения. Как правило, при понижении температуры самовоспламенения сокращается период задержки воспламенения и спокойнее протекает горение. Если температура самовоспламенения высока, то период задержки воспламенения оказывается большим в камере сгорания накапливается топливо, а затем горение принимает взрывной характер, вызывая жесткую работу двигателя со стуками, напоминающими детонацию в двигателях с зажиганием. В этом режиме резко возрастает нагрузка на подшипники, что приводит к их быстрому износу. [c.47]

Индукционный период самовоспламенения. При впрыскивании топлива в камеру сгорания, содержащую сжатый горячий воздух, с момента подачи до его самовоспламенения проходит определенное время. Это время неодинаково для различных топлив. Некоторые топлива воспламеняются немедленно после начала впрыска, другие — через некоторое время. В первом случае по мере поступления в камеру сгорания топливо сразу воспламеняется и сгорает с постоянной скоростью, обусловливая этим равномерное нарастание давления над поршнем. Во втором случае вся масса поступившего в цилиндр топлива воспламеняется одновременно, вызывая этим мгновенное резкое повышение давления. Это явление в дизелях, по внешним признакам сходное с детонацией в двигателях с искровым зажиганием, называют жесткой работой . Оно характеризуется высоким значением максимального давления вспышки и быстрым нарастанием давления по углу поворота коленчатого вала. Чем выше число оборотов двигателя, тем сильнее может влиять на его работу запаздывание самовоспламенения топлива, которое в конечном итоге может привести к догоранию топлива на стадии расширения и резкому снижению мощности и экономичности двигателя. [c.25]

Мы пытались наметить основные положения теории детонации в двигателе, исходя из того, что это явление заключается в возникновении в двигателе ударной, а в некоторых условиях, и детонационной волн, и что возможность образования ударной волны непосредственно связана со, специфическими особенностями низкотемпературного многостадийного самовоспламенения в несгоревшей части заряда. [c.210]

Хотя изучению детонации в двигателях было посвящено огромное число исследований, но до сего времени не только не разгадана до конца сущность этого явления, но даже нет единой общепризнанной точки зрения на его природу. Это в основном объясняется крайне противоречивым характером детонации в двигателях, которая с физической стороны проявляется как детонационная волна, по механизму же своего возникновения определяется кинетическими особенностями самовоспламенения несгоревшей части заряда, обязанного адиабатическому сжатию поршнем и фронтом нормального пламени. Необходимо учитывать и большие методические трудности исследования столь быстро протекающего процесса, как детонация. [c.212]

Еще более наглядным доказательством того, что такое воспламенение является, повидимому, единственной причиной детонации в двигателе, служат опыты, в которых детонация осуществлялась при искровом зажигании, а затем, при тех же начальных условиях, но без зажигания,— только за счет адиабатического самовоспламенения от сжатия поршнем. Индикаторные диаграммы таких опытов, снятые пьезокварцевым индикатором с катодным осциллографом, приведены на рис. 8. Нижняя диаграмма соответствует искровому зажиганию с углом опережения р = 18°,6. При этом детонация возникла в 2°,6 после в. м. т. Верхняя диаграмма представляет адиабатическое самовоспламенение без зажигания. Как видно из диаграмм, в обоих случаях детонация имеет примерно одинаковую интенсивность и при отсутствии зажигания лишь наступает несколька позже, а именно в 20°,5 после в. м. т. [c.223]

Работа двигателя с самовоспламенением напоминает по внешним признакам работу с детонацией в двигателе слышен ненормальный стук, понижается мощность, повышается темп-ра цилиндров и снижается темп-ра выхлопных газов. [c.157]

Детонация в двигателе в результате низкотемпературного многостадийного самовоспламенения относится к парафиновым топливам, заключенным в пределах так называемой октановой шкалы — от н. гептана до 2,2,4-триметилпентана, и детонирующим при обычно используемых степенях сжатия не выше 10. В то же время сгорание со стуком , правда, регистрируемым на слух , было обнаружено и для таких топлив, для которых низкотемпературное самовоспламенение либо вообще невозможно, либо крайне затруднено, как метан, этан, бензол, формальдегид. [c.405]

Наилучшим топливом для дизелей являются газойль и соляр из нефтей парафинового основания. Детонация, имеющая место также в дизелях, тем меньше, чем ниже температура самовоспламенения топлива. Легко воспламеняющиеся топлива способствуют спокойному ходу дизельных машин. Точно так же установлено, что уменьшение задержки воспламенения ведет к равномерной работе двигателя без детонации, а потому все средства амилнитрат, бензальдегид, ацетальдегид, перекиси и т.д., уменьшающие задержку воспламенения, служат для дизелей антидетонаторами, тогда как антидетонаторы (тетраэтилсвинец и др.), увеличивающие задержку воспламенения (и повышающие температуру воспламенения),переводят нормальную работу дизеля в работу с детонацией, являются в данном случае детонаторами. Все другие факторы, способствующие детонации в карбюраторных двигателях, способствуют болео спокойной работе дизеля. Можно перевести детонационную работу дизеля в спокойную не только соответственными детонаторами, но и увеличением степени сжатия, наддува и т. д. [c.93]

Индукционный период уменьшается при увеличении степени сжатия, повыщении температуры и давления всасываемого в цилиндр воздуха, а также при повышении температуры стенок камеры сгорания в тех местах, куда ударяет струя топлива. Однако решающее значение имеет состав топлива. Меньшим индукционным периодом обладают парафиновые углеводороды нормального строения с длинной цепью. Топлива, содержащие много ароматических углеводородов с короткими боковыми цепями, имеют чрезмерно высокую температуру самовоспламенения и длинный индукционный период. Нафтеновые и ароматические углеводороды с длинными парафиновыми цепями, напротив, характеризуются коротким индукционным периодом и соответственно нормальной скоростью горения. Таким образом, условия возникновения стуков в дизелях противоположны тем, которые вызывают детонацию в двигателях с искровым зажиганием. [c.211]

При высоком цетановом числе период запаздывания самовоспламенения достаточно короткий, топливо при впрыске его в камеру сгорания воспламеняется почти сразу, давление в цилиндре двигателя нарастает плавно, и он работает без стуков. При низком цетановом числе период запаздывания большой, впрыскиваемое в цилиндр топливо сразу не воспламеняется, а накапливается, и затем воспламеняется вся масса топлива. В этом случае давление в цилиндре нарастает скачкообразно, появляется детонация (стуки). [c.37]

Если в двигателе используется такой бензин, в составе которого преобладают углеводороды, не дающие при окислении большого количества пероксидных соединений, то концентрация пероксидов в последних порциях смеси не достигает критических величин, и сгорание заканчивается нормально, без детонации. Если при окислении бензина в последних порциях смеси накапливается много пероксидных соединений, то при некоторой критической концентрации происходит их взрывной распад с последующим самовоспламенением. Появляется новый фронт горячего пламени, двигающийся по нагретой активной смеси, в которой предпламенные реакции близки к завершению. При этом появляется детонационная волна сгорания, имеющая скорость 2000—2500 м/с. Одновременно с появлением очага детонационного сгорания возникает новый фронт ударной волны. Многократное отражение ударных волн от стенок камер сгорания рождает характерный звонкий металлический стук высоких тонов. При детонационном сгорании двигатель перегревается, появляются повышенные износы цилиндро-поршневой группы, увеличивается дымность отработавших газов. [c.10]

К присадкам этой группы относятся вещества, улучшающие процесс сгорания топлива в двигателе препятствующие возникновению детонации (антидетонаторы) облегчающие самовоспламенение топлив в дизельных двигателях (повышающие цетановое число) и другие. [c.278]

Если для двигателей с воспламенением от искры топливо, содержащее большие количества нормальных алканов с длинными цепями, непригодно, так как образующиеся при сжатии перекиси и другие легковоспламеняющиеся продукты вызывают детонацию, то для двигателей с воспламенением от сжатия наличие таких продуктов крайне желательно, так как они обеспечивают меньший период индукции, более низкую температуру самовоспламенения, легкий запуск и мягкую работу двигателя. [c.65]

При некоторых режимах работы дизельных двигателей возникают характерные стуки, напоминающие детонацию в двигателях с воспламенением от искры. Причиной таких стуков является слишком большой период задержки самовоспламенения топлива. При большой длительности периода задержки к моменту самовоспламенения резко возрастает количество введенного и испарившегося топлива. Поэтому начавшийся процесс сгорания в этом случае идет восьма интенсивно с участием большого объема хорошо подготовленной смеси. Резко возрастает скорость нарастания давления на каждый градус поворота коленчатого вала двигателя — появляются характерные стуки. Такую работу двигателя называют жесткой. [c.64]

Поскольку детонация в двигателе представляет сферическую (в простейшем случае, плоскую) детонационную волну, к пей неприменим механизм образования ударной волны аккумуляцией элементарных волн сжатия. Единственно возмоя ным способом образования такой волны является особого рода объемное самовоспламенение — идея, высказанная в общем виде Серрюи-сом [45] в так называемой теории нуклеар-ного воспламенения , одпако без конкретной физической или химической интерпретации явления. Между тем именно выяснение специфических свойств такого самовоспламенения, приводящего к рождению сферической [c.390]

Детонацией в двигателе называют процесс очень быстрого завершения сгорания в результате самовоспламенения части рабочей смеси и пбрячпвания ударных волн, распространяющихся со сверхзву1ювоС скоростью. Внешние проявлениядето-нации — это звонкие металлические стуки, образующиеся в результате многократного отражения ударных волн от стенок ка- [c.101]

Самовоспламенение топлива в дизеле отличается по своему характеру от самовоспламенения в двигателе с искровым зажиганием. При самовоспламенении топлива в двигателе с искровым зажиганием отмечаются появление волн сжатия и возникновение детонационного сгорания. В дизеле самовоспламенение топлива не носит детонационного характера. Стуки, возникающие в дизеле при высокой жесткости работы, внешне отличаются от детонации в двигателях с искровым зажиганием. При детонации наблюдаются падение мощности, дымный выхлоп, повышение удельного расхода топлива, перегрев отдельных точек камеры сгорания. Стуки в дизелях, наоборот, сопровождаются увеличением мопщости и уменьшением удельного расхода топлива вследствие более высокой жесткости работы двигателя. При работе двигателя со стуками не наблюдается местного перегрева деталей. [c.113]

Уже с первых шагов исследования явления низкотемпературного самовоспламенения стала очевидной его связь со способностью топлив детонировать в двигателе. Однако некоторые заблуждения, допущенные в этих исследованиях, затруднили правильную трактовку кинетической природы детонации в двигателе. Пейман [22] и Кейн [25] на основании своих наблюдений утверждали, что многостадийный характер самовоспламенения сохраняется только вблизи границ области низкотемпературного самовоспламенения. При переходе же к более высоким давлениям, т. е. к условиям, более близким к моторным, самовоспламенение становится одностадийным, что и дало повод этим авторам сделать вывод, что при достаточно высоких давлениях может иметь место только одностадийное самовосиламенение (Пейман) или что теперь (после опытов Кейна) стало ясным, что в условиях, существующих в двигателях внутреннего сгорания, процессы медленного окисления приводят к одностадийному воспламенению и что здесь нельзя выделить стадию холодного пламени . [c.200]

Мы приняли для энергии активащш обычное ео значение при высокотемпературном самовоспламенении. Однако моншо предполагать, что в некоторых условиях, нанример при использовании смесей с избытком воздуха при наличии сильно нагретых поверхностей в двигателе, могут образовываться в значительных количествах окислы азота N0, резко снижающие энергию активации для высокотемпературного самовоспламенения. Если принять, например, для энергии активации 6 ккал, то мы уже получим для требуемой температуры относительно реальное при высоких степенях сжатия значение Тг 1200° абс. Мы приходим к выводу, что рождение детонации в двигателе возможно п в результате одностадийного самовоспламенения и, следовательно, для горючих, для которых наблюдается только этот тип воспламенения (метан, водород и бензол). Но в этом случае для возникновения детонации необходимо резкое-снижение энергии активации, что в условиях двигателя осуществимо, вероятно, только вследствие образования окислов азота. Таким образом, возникновение детонации этого типа должно быть связано с условиями образования окислов азота. [c.204]

Следует отличать явление детонации от неконтролируемого самовоспламенения рабочей смеси в цилиндрах или так называемого калильного зажигания, которое также приводит к перерасходу топлива и преждевременному износу двигателя. В этом случае зажигание происходит не от электрической искры, а преждевременно от перегретых частей камеры сгорания. Наиболее часто неуправляемое воспламенение наблюдается в автомобильных высокофорсированных двигателях, работающих на этилированных бензинах с повышенным содержанием ароматических углеводородов. Калильное зажигание может появиться как от нагретых металлических поверхностей, так и от нагара в двигателе. Его внешние признаки такие же, как и у детонации, хотя это явление не имеет ничего общего с детонацией. Процесс сгорания при калильном зажигании протекает с нормальными скоростями. Однако калильное зажигание в двигателе может одновременно сопровожда- [c.160]

В полном соответствии с теорие А. С. Соколика, наши опыты подтвер ждают, что возникновение детонации в двигателе есть результат развивающегося в последней части заряда двухстадихтного процесса самовоспламенения. Первая стадия этого самовоспламенения представляет предпламенный процесс, видимо типа холоднопламенного, развивающийся с большой скоростью при тех высоких температурах и давлениях, которые достигаются в последних частях несгоревшей смеси в результате ее сжатия поршнем и фронтом предшествующего детонации нормального сгорания. [c.222]

Указанными особенностями детонации в двигателях и объясняется предноложение большинства зарубеашых исследователей об отсутствии связи между стуком в двигателе и детонационной волной. Из наших опытов вытекает, что противопоставление этого вида сгорания детонации основывалось на непонимании особенностей возникновения и распространения последней в условиях двигателя. Между настоящей детонацией (см. рис. 9) и процессом, представленным на рис. 10, нет никаких принципиальных различий как с точки зрения химии, так и с точки зрения газодинамик явления все сводится к наличию в первом случае достаточно больших объемов еще совершенно невоспламенившеися смеси в зоне возникновения детонационной волны и, возмоншо, к некоторым различиям в интенсивности ударной волны, возникшей в результате самовоспламенения. [c.235]

Все объяснения указанных киноснимков согласуются в одном главном пункте, а именно, что детонация в двигателе ис есть самовоспламенение всего оставшегося заряда, а является процессом, развивающимся во времени. [c.41]

Наконец, высокотемпературный тип самовоспламенения при стуке бензола и метана подтверждается и сильным продотонационным эффектом альдегидов — формальдегида и ацетальдегида (см. рис. 297), а для бензола и беизальдегида, способствующих развитию высокотемпературного самовоспламенения.Как отмечалось ранее, в случае низкотемпературного самовоспламенения добавка альдегидов либо подавляет детонацию (формальдегид), либо оказывается нейтральной (ацетальдегид). Таким образом, характер детонационного эффекта таких добавок, как N02, формальдегид, может служить своеобразным индикатором, определяю-1ЦИМ кинетическую природу самовоспламенения, дающим начало детонации в двигателе. [c.407]

Использование водорода в дизельных двигателях в значительной степени затрудняется высокими температурами самовоспламенения водородновоздушных смесей. Поэтому для организации устойчивого воспламенения водорода дизели переоборудуют в двигатели с принудительным зажиганием от свечи или переводят на работу по газожидкостному процессу — с впрыском запальной дозы жидкого топлива (обычно дизельного). Водород может подаваться как совместно с воздухом, так и непосредственным впрыском в цилиндры. Устойчивая работа дизеля на водороде обеспечивается только в узком диапазоне топливных смесей, ограничиваемом пропусками воспламенения и детонацией (рис. 4.22). [c.174]

Прямая связь между взрывным самовоспламенением в двигателе (детонацией) и интенсивностью предшествующего этому воспламенению холоднонламенного процесса была установлена в работе А. Н. Воинова [55]. [c.182]

Вещества, усиливающие детонацию бензина в двигателе, называются проденаторы. При введении их в бензин они снижают его температуру самовоспламенения (табл. 27). [c.90]

Сгорание бензовоздушных смесей в двигателях-сложная совокупность процессов, развивающихся в условиях быстро изменяющихся т-р, давлений и концентраций реагирующих в-в. Скорость распространения фронта пламени при норм, сгорании от 15 до 60 м/с. Осн. причина нарушения процесса-появление детонации, возможность к-рой определяется способностью углеводородов Б. окисляться в паровой фазе с образованием пероксидов. Прн повышении концентрации последних выше нек-рого критич. значения происходит взрывной распад с послед, самовоспламенением. При этом появляется детонационная волна (скорость 2000-2500 м/с), в результате чего двигатель перегревается, быстрее изнашивается, дымность отработанных газов увеличивается. [c.262]

Отсюда можно сформулировать следующий принцип оптимизации конструктивных и эксплуатационных параметров карбюраторного двигателя наиболее благоприятны для бездетонационного горения такие значения параметров, которые обеспечивают минимальное время сгорания, низкие температуры и наилучшие условия гомогенизации рабочей смеси в камере сгорания. Из этого принципа следует, что при конструировании карбюраторных двигателей следует стремиться к уменьшению диаметра цилиндров, увеличению их числа и числа оборотов коленчатого вала, к обеспечению интенсивного теплообмена в системе охлаждения, использовать для изготовления блока цилиндров металлы с высокой теплопроводностью, например, алюминий следует отдать предпочтение таким формам камеры сгорания, которые обеспечивают наилучшие условия для перемешивания и одновременно отвода тепла рабочей смеси и т.д. С повышением степени сжатия уменьшается время сгорания рабочей смеси и существенно улучшаются технико-экономические показатели двигателя, однако при этом в результате повышения температуры в камере сгорания возрастает вероятность возникновения детонации, а также неконтролируемого самовоспламенения топлива. [c.124]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология