Когда фронт ударной волны со сверхзвуковой скоростью набегает на внутреннюю поверхность цилиндра и отражается от нее, давление в месте отражения увеличивается примерно вдвое вследствие торможения потока газов. Взаимодействие ударной волны с внутренними поверхностями цилиндра возбуждает сильную вибрацию в деталях, образующих рабочее пространство цилиндра, в результате чего происходит излучение колебаний в окружающее пространство, воспринимаемое человеком как звонкий металлический стук высокого тона - характерный внешний признак детонации.
Взаимодействие детонационной волны со стенками камеры сгорания разрушает холодные пограничные слои свежего заряда в непосредственной близости от стенки, защищающие металлические поверхности от горячих газов. С другой стороны, быстро перемещающиеся по массе газов ударные волны вовлекают в это движение ранее образовавшиеся горячие продукты сгорания, вследствие чего процесс теплопередачи от горячих газов в незащищенные металлические поверхности резко интенсифицируется. При детонационном сгорании температура внутренних поверхностей повышается: стенок цилиндра и головки на 30-50°C, днища поршня на 30-60°C, головки выпускного клапана на 50-80°C. Повышение температуры деталей вызывает увеличение количества теплоты, передаваемой в систему охлаждения, при этом двигатель перегревается.
Следствием общего перегрева двигателя является уменьшение плотности свежего заряда, и как результат - снижение массового наполнения цилиндра и уменьшение мощности двигателя.
Повышение температуры поршня, выполненного из алюминиевого сплава, приводит к снижению прочности, появлению местных механических разрушений на поверхности поршня (мелкие выщербины, каверны, обгорание кромок поршня, прогорание днища поршня).
Мгновенное местное повышение температуры газов во фронте детонационной волны усиливает диссоциацию газов в процессе сгорания, наблюдается появление частиц сажи в отработавших газах двигателя и сильное дымление.
При взаимодействии детонационной волны со стенкой цилиндра разрушается тонкая масляная пленка, защищающая гильзу цилиндра от контакта с агрессивные газами, вследствие чего усиливается химическая коррозия металла гильзы. Отсутствие защитного слоя в виде масляной пленки приводит к возникновению сухого трения между гильзой цилиндра и поршневыми кольцами, что приводит к усиленному износу верхнего пояса гильзы и поршневых колец.
Возникающие при детонации резкие колебания давления газов возбуждают в кривошипно-шатунном механизме вибрацию, которая может разрушить антифрикционный слой в подшипниках коленчатого вала.
Таким образом, при детонационном сгорании энергоэкономические показатели двигателя снижаются, а износ и вероятность быстрого появления крупной неисправности в двигателе увеличиваются. Длительная работа двигателя с сильной детонацией недопустима.
На вероятность появления детонационного сгорания оказывают влияние конструктивные и эксплуатационные факторы. Все факторы, связанные с повышением температуры и давления свежего заряда к концу такта сжатия а также факторы, увеличивающие время воздействия высоких температуры и давления на несгоревшую часть свежего заряда, повышают вероятность возникновения детонационного сгорания.
Необходимо учитывать влияние целого ряда дополнительных факторов: температурную и кинетическую неоднородность свежего заряда, наличие в массе свежего заряда мелких сажевых частиц, интенсивность и характер турбулизации и др.
Все факторы, действуя одновременно и случайным образом, по-разному оказывают влияние на склонность двигателя к детонации.
Рассмотрим влияние отдельных факторов на вероятность появления детонационного сгорания, имея в виду, что воздействие того иди иного фактора рассматривается при прочих равных условиях (ε, Т, Р, γ, n, α, %Др.З., θ°оп.з).
Комментарии посетителей