Неуправляемое самовоспламенение топливовоздушной смеси в такте сжатия до момента подачи электрической искры называется калильным зажиганием.
Калильное зажигание представляет собой опасный вид нарушения сгорания в форсированных карбюраторных двигателях. Более раннее зажигание и сгорание топливовоздушной смеси на такте сжатия приводит к резкому увеличению теплоотдачи от горячих газов в окружающие камеру сгорания поверхности и к опасному виду разрушения поршня (прогар).
Опасность калильного зажигания заключается в отсутствии внешних признаков его появления в одном из цилиндров многоцилиндрового двигателя и обнаруживается уже тогда, когда оно привело к прогоранию поршня.
В процессе сжатия топливовоздушной смеси в последней повышаются давление и температура. Одновременно с увеличением температуры в массе смеси начинаются предпламенные окислительные реакции, которые тем не менее не приводят к самовоспламенению всей массы газа из-за недостаточно высокой температуры.
Вместе с тем, топливовоздушная смесь вблизи нагретой поверхности имеет слои с существенно большей температурой, чем вся остальная масса свежего заряда. В этих слоях скорость предпламенных реакций с выделением теплоты достаточно высока, в результате чего скорость тепловыделения превышает скорость теплоотдачи в соседние, более холодные слои свежего заряда. Происходит интенсивный саморазогрев и вблизи нагретой поверхности появляется точечный очаг воспламенения, от которого распространяется фронт пламени по подготовленной к воспламенению горючей смеси точно так же. как и при воспламенении от эле прической искры.
Наличие в камере сгорания каталитически активных поверхностей, например, поверхностей, покрытых платиной, на которых окислительные реакции развиваются с более высокими скоростями, чем во всей массе свежего заряда при той же температуре, не вызывает калильного зажигания. Накаленная поверхность, покрытая каталитически активным слоем, в свою очередь покрывается защитным газовым слоем, состоящим из продуктов окисления CO₂, Н₂О, отделяющим его от основной массы свежего заряда, и препятствует проникновению к горячей поверхности продуктов реагирующих веществ. Такая поверхность может быть нагрета до более высоких температур Т=1400-1500 К и не вызывать калильного зажигания. Например, электроды свечи из платины, являющейся активным катализатором, допускают разогрев до 1500 К без признаков калильного зажигания.
Причиной возникновения калильного зажигания могут служить отложения нагара на стенках камеры сгорания. Отлетевшая от основной массы нагара раскаленная частица нагара при соприкосновении с кислородом окружающей топливовоздушной смеси начинает активно окисляться и дополнительно разогреваться до температуры тления гораздо большей, чем температура накаленной металлической поверхности. Сама частица нагара из-за выгорания углерода покрывается слоем углекислого газа CO₂, в результате чего воспламенение топливовоздушной смеси возникает в прилегающем слое, несколько удаленном от поверхности частицы, но имеющем достаточно высокую температуру, при которой активно развиваются окислительные реакции с выделением теплоты и появлением очага воспламенения. Появление такого очага воспламенения возможно как до появления электрической искры на электродах свечи, так и после того, как началось распространение пламени от свечи зажигания по несгоревшей массе свежего заряда.
В последнем случае резко возрастает скорость выгорания топлива на заключительных стадиях сгорания свежего заряда и резкое нарастание давления в камере сгорания.
Калильному зажиганию от нагара подвержены ароматические углеводороды, обладающие повышенной склонностью к нагарообразованию. Особенно много нагара образуется при длительной работе двигателя на режимах малых нагрузок и холостом ходу.
Калильное зажигание с неуправляемым моментом зажигания, возникающее на такте сжатия увеличивает затраты работы на сжатие уже сгорающей смеси, а также резко увеличивает теплоотдачу в стенки камеры сгорания и днище поршня за время длительного контакта горячих газов с указанными поверхностями. Это приводит к уменьшению мощности двигателя и к перегреву внутренних поверхностей камеры сгорания, что в свою очередь может привести к детонации и прогару днища поршня.
Смотрите оригинал на этом портале (VWmanual)
Комментарии посетителей