Детонація моторних палив

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Два фронти полум'я у камері згоряння, спричинені детонацією

Детона́ція мото́рних па́лив (англ. engine knocking) — процес надмірно швидкого (вибухового) згоряння паливо-повітряної суміші у циліндрі двигуна внутрішнього згоряння. Поява детонації залежить від параметрів та режиму роботи двигуна а також, від детонаційної стійкості пального, що характеризується октановим числом. Вона викликає дзвінкий металевий «стукіт», вібрацію, а також, перегрівання двигуна та може спричинити його пошкодження.

Особливості згоряння паливо-повітряної суміші[ред.ред. код]

Згоряння паливо-повітряної суміші за нормальних умов роботи двигуна[ред.ред. код]

При стисканні поршнем паливо-повітряна суміш значно нагрівається (адіабатичне стискання), що й забезпечує легкість її займання електричним розрядом на свічці запалювання. При нормальній роботі свіжі шари паливо-повітряної суміші нагріваються фронтом реакції, плюс процес горіння ініціюється вільними радикалами фронту займання. Це відносно повільний процес, тому фронт спокійного горіння стаціонарної суміші поширюється не швидше ніж 0,2…0,3 м/с. У двигуні, що працює, суміш не є стаціонарною, вона дуже швидко і турбулентно переміщається зі швидкостями, що мають той же порядок величини, що й швидкості руху контактуючих деталей (поршнів, або їх аналогів). Тому, фронт горіння фактично поширюється від свічки до периферії зі швидкістю порядку від 30 до 60 м/с (дозвукова швидкість) і процес згоряння триває близько 0,001 с. При цьому, природно, підвищується температура (1500…2400 °C) і тиск (до 60 атм) в камері згоряння, але підвищуються рівномірно по всьому об'єму викликаючи при цьому рух поршня вниз.

Детонаційне згоряння паливо-повітряної суміші[ред.ред. код]

При детонації початок поширення фронту горіння також підвищує температуру і тиск в камері згоряння, але цей стрибок викликає займання паливо-повітряної суміші вже не теплопровідністю від фронту полум'я, а від самого стрибка температури і тиску (ударної хвилі), яка рухається з надзвуковою швидкістю, тому підвищення тиску не встигає рівномірно поширитися по всьому об'єму, а концентрується в зоні фронту ударної хвилі, де досягає значних величин, що підтримують цю хвилю далі. Швидкість фронту ударної хвилі становить порядку сотень і тисяч метрів на секунду. Явище схоже з вибухом, близьким до бризантного. Ця ударна хвиля, натрапивши на стінки створює дуже великі локальні навантаження в металі, характерний металевий звук, і при тривалій дії може викликати серйозні ушкодження в двигуні.

Детонаційне згоряння виникає, якщо в силу якихось причин надмірно підвищується швидкість руху фронту горіння, який починає самоприскорюватись, швидко доходячи до надзвукових швидкостей. Такими причинами можуть бути надмірне нагрівання паливо-повітряної суміші (в силу різних причин), а також властивості палива (як початкові, так і ті, що формуються в ході робочого циклу), що знижують його температуру займання (наприклад, через накопичення органічних пероксидів у ще незгорілої частини паливної суміші).

Причини виникнення детонації[ред.ред. код]

Практично, факторами, що приводять до детонації є: занадто ранній момент запалювання (тиск і температура надлишкові); перегрівання двигуна, недостатня детонаційна стійкість моторного палива; зниження детонаційної стійкості паливо-повітряної суміші при значному попаданні моторної оливи в камеру згоряння; надлишкові відкладення нагару, який може збільшити ступінь стиску.

Стійкість палив до детонації підвищують антидетонатори (наприклад, Метилтретинний бутиловий етер).

Див. також[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

  • Двигуни внутрішнього згоряння. Теорія: підручник / В. Г. Дяченко; За ред. А. П. Марченка. — Харків: НТУ «ХПІ», 2008. — 488 с. ISBN 978-966-593-575-9
  • Двигатели внутреннего сгорания. В 4 кн. Кн.2. Теория поршневых и комбинированных двигателей. Учеб. по специальности «Двигатели внутреннего сгорания»/ Орлин А. С., Круглов М. Г., Вырубов Д. Н., Иващенко Н. А. и др.; Под ред Орлина А. С., Круглова М. Г. — 4-е издание, переработанное и дополненное. М.: Машиностроение, 1983. — 372 с.
  • Двигатели внутреннего сгорания. В 4 кн. Кн.1. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей: Учеб. по специальности «Двигатели внутреннего сгорания»/ Алексеев В. П., Воронин В. Ф., Грехов Л. В. и др.; Под ред Орлина А. С., Круглова М. Г. — 4-е издание, переработанное и дополненное. М.: Машиностроение, 1990. — 288 с.

Посилання[ред.ред. код]

  • Детонація Відеоролик з поясненням причин і наслідків детонації (рос.)