Нарушения сгорания

Детонационное сгорание в цилиндре двигателя представляет собой сгорание последних частей заряда в результате его объемного самовоспламенения. Оно сопровождается возникновением ударных волн, скорость которых может в десятки раз превышать скорость распространения фронта турбулентного пламени и достигать 1500 м/с.

В процессе сгорания часть рабочей смеси, до которой фронт пламени доходит в последнюю очередь, в результате увеличения давления от сгорания нагревается до температуры, превышающей температуру самовоспламенения. В ней могут возникать очаги воспламенения. При достаточном времени в камере сгорания возможно образование и распространение ударных волн, которые также способствуют самовоспламенению рабочей смеси.

На индикаторных диаграммах детонация проявляется в виде пиковых колебаний давления (рис. 3.5, а, б). Внешним признаком детонационного сгорания является звонкий металлический стук, возникающий вследствие отражения ударных волн от стенок камеры сгорания. С увеличением детонации стуки становятся громче, мощность двигателя падает, а в отработавших газах наблюдается черный дым. При детонации растут тепловые и механические нагрузки на детали КШМ, а в результате продолжительной детонации оплавляются кромки поршней, обгорают прокладки головок цилиндров и электроды свечи, разрушаются подшипники коленчатого вала.

Мероприятия по подавлению детонации:

использование топлив с октановым числом, соответствующим требованиям завода-изготовителя. У легких фракций бензина октановое число меньше, чем у средних и тяжелых. При быстром открытии дроссельной заслонки тяжелые фракции бензина поступают в цилиндр с некоторым опозданием, поэтому в начале разгона из-за временного снижения октанового числа топлива возможно появление детонации;

уменьшение угла опережения зажигания для снижения максимального давления и скорости нарастания давления цикла;

увеличение частоты вращения приводит к интенсификации процесса сгорания за счет повышения скорости распространения фронта пламени. При этом также растет концентрация отработавших газов в рабочей смеси, что снижает вероятность возникновения детонации;

уменьшение нагрузки двигателя прикрытием дроссельной заслонки приводит к снижению давления и температуры процесса сгорания и увеличению доли отработавших газов в рабочей смеси; конструктивные мероприятия по снижению вероятности появления детонации сводятся к усилению турбулизации заряда, улучшению охлаждения последних порций заряда, уменьшению пути, проходимого фронтом пламени от свечи до наиболее удаленных частей камеры сгорания, уменьшению диаметра цилиндра, снижению степени сжатия.