Детонационное сгорание.

Возможно в двигателях с воспламенением от электрической искры при определённых условиях. При этом работа двигателя сопровождается металлическим стуком, снижением мощности, неустойчивостью частоты вращения коленчатого вала, появлением дыма в отработавших газах и перегревом. Длительная работа двигателя с детонацией недопустима, т.к. может привести к прогоранию поршней, кроме того, в этом случае детали кривошипно-шатунного механизма воспринимает повышенные ударные нагрузки.

Развитие процесса детонационного сгорания протекает следующим образом. Под воздействием высоких температур и давлений в сжимаемой несгоревшей смеси в результате реакции окисления образуются соединения, называемые пероксидами. Скорость протекания этих реакций при высоких давлениях и температурах может возрасти настолько, что до прихода фронта пламени в эту зону в ней возникает очаг воспламенения, который с высокой скоростью распространяется к соседним слоям, подготовленным к сгоранию прошедшими предпламенными реакциями окисления. В результате появляются ударные волны, которые распространяются по камере сгорания со скоростью 1200-2300 м/с.

Стуки двигателя при детонационном сгорании возникают при ударах поршней о стенки цилиндров, а также при вибрации этих стенок в результате воздействия взрывных волн.

Дым в отработавших газах появляется вследствие выгорания масла при высокой температуре, термического разложения углеводородов и диссоциации продуктов сгорания. На детонацию оказывает влияние: степень сжатия, форма камеры сгорания и расположение свечи зажигания, угол опережения, состав смеси, материал поршня и головки цилиндров, частота вращения коленчатого вала, нагрузка двигателя, свойства топлива, нагарообразование тепловое состояние двигателя, условия на впуске и выпуске, размер и число цилиндров.

При раннем зажигании в результате быстрого нарастания давления и температуры в цилиндре в начале сгорания, т.е. вследствие ускорения предпламенных реакций перед фронтом пламени опасность появления детонации возрастает.

При повышении частоты вращения коленчатого вала увеличивается коэффициент остаточных газов _r, повышается скорость распространения пламени, следовательно, сокращается время на предпламенное окисление, возрастает скорость распространения пламени, снижается склонность двигателя к детонации.

С уменьшением нагрузки и соответствующем прикрытии дроссельной заслонки карбюратора увеличивается коэффициент остаточных газов, снижается давление рабочей смеси в конце сжатия, что уменьшает опасность возникновения детонационного сгорания.

При возрастании октанового числа.

Процесс сгорания в дизеле.

Необходимым условием для совершенного протекания реакции горения в дизеле является тщательное предварительное смешение топлива с воздухом. Наилучшее смешение обеспечивается, когда топливо находится в газообразном или парообразном состоянии. Для получения качественной смеси из жидкого топлива необходимо осуществить его предварительное распыливание и испарение. Рапыленные частицы топлива находятся в среде горячего воздуха, быстро нагреваются и испаряются. Пары топлива, возникающие при испарении частиц, диффундируют в окружающее пространство, в результате чего образуется горючая смесь.

Начальное воспламенение топлива в дизеле (самовоспламенение) – сложный процесс. Согласно одной из современных теорий самовоспламенение происходит вследствие быстрого распада активных продуктов, образующихся в топливовоздушной смеси в результате предварительного окисления углеводорода и последующего развития цепных реакций. При этом ведомому пламени предшествует ряд предпламенных реакций, протекающих с поглощением теплоты.

Первичные очаги пламени в камере сгорания дизеля одновременно появляются в нескольких точках камеры, т.е. воспламенение топлива в дизеле является многоочаговым. Возникновение первичных очагов вызывает нагрев близлежайших участков смеси и общее повышение температуры в цилиндре, что ускоряет испарение остальных частиц топлива и протекание предпламенных реакций в образующейся горючей смеси. Большая скорость сгорания топлива в первый период, обусловленная многоочаговым воспламенением – характерная особенность рабочего цикла дизеля. В дальнейшем часть топлива, поступающего в среду горящего факела, воспламеняется практически мгновенно. Однако условия горения этого топлива менее благоприятны, т.к. в процессе сгорания происходит постепенное загрязнение среды образующимися инертными газами. Скорость сгорания при этом зависит от интенсивности подачи топлива в цилиндр и условий поступления кислорода в зону горения. Последняя часть подаваемого топлива обычно сгорает на линии расширения в условиях недостатка кислорода.