Влияние давления, температуры и влажности свежего заряда на интенсивность детонации

Возникновению детонационного сгорания способствуют все факторы, увеличивающие скорость развития предпламенных химических реакций в части свежего заряда, сгорающего в последнюю очередь. Такими факторами являются критические значения давления и температуры горючей смеси к моменту возникновения детонационного сгорания, способствующие самопроизвольному образованию органических перекисей в массе еще не сгоревшей горючей смеси.

Повышению давления и температуры горючей смеси до критических значений способствуют следующие факторы:

• повышение температуры свежего заряда в процессе наполнения цилиндра. Повышение-температуры свежего заряда может быть результатом специального подогрева впускного трубопровода, общего перегрева двигателя, высокой температуры окружающего воздуха, применения наддува без промежуточного охлаждения;
• повышение давления свежего заряда в процессе наполнения цилиндра двигателя. Повышение давления может быть результатом полного укрытия дроссельной заслонки, применения наддува на карбюраторном двигателе, повышенного барометрического давления окружающей среды;
• повышение степени сжатия, что приводит к повышению давления и температуры свежего заряда в конце такта сжатия. Пределом увеличения степени сжатия является такое её значение, при котором возникает детонация. Дальнейшее повышение степени сжатия зависит от детонационной стойкости применяемого топлива, геометрической формы камеры сгорания, интенсивности охлаждения наиболее нагретых внутренних поверхностей камеры сгорания.

Качественное влияние температуры свежего заряда, давления свежего заряда, степени сжатия и влажности на потребное октановое число топлива представлено на рис. 4.3.





Из анализа кривой на рис. 4.3 видно, что повышение степени сжатия и начальных параметров свежего заряда Р, Т требует применения топлива с более высоким октановым числом, а добавка воды повышает октановое число исходного топлива.

Под влажностью понимается содержание паров воды в свежем заряде. Известно, что вода является хорошим антидетонатором. Молекулы воды в массе свежего заряда участвуют в химических превращениях, воздействуя на цепной характер химических реакций, разрушают органические перекиси и препятствуют возникновению детонационного сгорания. Механизм участия молекул воды в химических превращениях внутри цилиндра двигателя изучен недостаточно.

Вода в цилиндр двигателя может попадать различными способами:

• 1. Вместе с углеводородным топливом как примесь. Однако углеводородные топлива не способны поглощать и растворять воду в значительной степени. Иногда применяют на двигателях искусственные водотопливные эмульсии с содержанием воды до 30-50%.
• 2. В парообразном состоянии вместе с воздухом из окружающей среды как результат естественной влажности атмосферного воздуха.
• 3. Искусственно добавляемая во впускной трубопровод карбюраторного двигателя для подавления детонации.

(Оригинал статьи доступен на сайте www.vwmanual.ru)


Наряду с подавлением детонации вода уменьшает температуру внутренних наиболее теплонапряженных поверхностей камеры сгорания, что устраняет возможность возникновения калильного зажигания, уменьшает нагарообразование и даже способствует устранению у же образовавшегося нагара.

Благодаря наличию воды в процессе сгорания повышается полнота сгорания топлива, уменьшается токсичность отработавших газов по окислам углерода (СО) и окислам азота (NO_x), однако, может увеличиться содержание углеводородов.

Во всех случаях применения добавок воды к топливу усиливается коррозионный износ цилиндро-поршневой группы и всего двигателя в целом.