ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физическая сущность явления детонации в двигателях из "Химия технология и расчет процессов синтеза моторных топлив" Детонацию иногда смешивают с преждевременным воспламенением горючей смеси, поскольку при преждевременном воспламенении также слышен стук в двигателе, хотя и более слабый, чем при детонации. Однако по существу эти два явления совершенно различны. [c.16] На рис. 8 представлены индикаторные диаграммы, снятые при нормальной работе двигателя, при работе с преждевременным воспламенением и при работе с детонацией. [c.16] При преждевременном воспламенении вся горючая смесь или большая часть смеси успевает сгореть до достижения поршнем верхней мертвой точки. Давление в цилиндре повышается и поршень, двигающийся вверх, производит дополнительную работу против сил давления. На индикаторной диаграмме этому явлению соответствует петля 2, характеризующая затрату энергии на сжатие. [c.16] Диаграмма, снятая при работе двигателя с детонацией, характерна резким повышением ( пиком ) давления 3. За повышением давления следует столь же быстрый спад и постепенно затухающие вибрации на линии расширения. Из диаграммы видно, что при работе двигателя с детонацией начальные фазы сгорания топлива ничем не отличаются от сгорания в нормально работающем двигателе (диаграмма I). Характерный для детонационного сгорания пик давления 3 появляется только после того, как значительная часть горючей смеси сгорела нормально. Следовательно, в цилиндре двигателя детонирует не весь заряд рабочей смеси, а только часть его, сгорающая в последнюю очередь. [c.17] Явление детонации в двигателе объяснялось различными исследователями по-разному. Большое распространение получила теория, связывающая возникновение детонации с образованием промежуточных продуктов окисления — органических перекисей. Эта теория основана на перекисной теории академика А. И. Баха [2], созданной в 1897 г. [c.17] Дальнейшие работы в области исследования горения и, в частности, детонационного горения, проведенные в СССР, дали много нового для понимания механизма возникновения и распространения детонации в двигателе. [c.18] Особо важную роль в объяснении механизма явления детонации в двигателе сыграла теория ценных реакций, получившая широкое развитие в работах академика П. П. Семенова и его школы. [c.18] Окисление и горение углеводородов является весьма сложным процессом, в котором участвует ряд реакционноспособных промежуточных продуктов. Окисление углеводородов происходит по цепному механизму через разветвленные цепи. Это означает, что химическое превращение идет с самоускорением, так как в ходе процесса происходит непрерывное увеличение числа активных центров. Новые активные центры могут, вообще говоря, образовываться как в результате какой-либо реакции промежуточных продуктов, так и при реакция промежуточных продуктов с исходными молекулами. [c.18] Первичными продуктами окисления углеводородов являются органические перекиси, скорость образования которых увеличивается с ростом температуры. [c.18] По мере сгорания топлива в цилиндре условия образования перекисей в несгоревшей части заряда становятся все более благоприятными. Накопление перекисей, разл агающихся с образованием активных центров цепной реакции, способствует ускорению химического превращения. [c.18] В результате этого в цилиндре двигателя возникают и распространяются последовательные холодные пламена . Согласно А. С. Соколику, эти последовательные пламена распространяются в последней части заряда с возрастающей степенью выделения энергии и возрастающей скоростью вплоть до возникновения горячего пламени, скорость распространения которого может возрасти до скорости звука. Это эквивалентно мгновенному воспламенению последней части заряда. В результате быстрого сгорания образуется резкий перепад давления, создающий ударную волну. [c.18] ВОЛНЫ находится невозмущенная горючая смесь давление в данном слое может возрасти только скачкообразно, когда данный слой попадет в детонационную волну. [c.19] Возникновение детонационной волны в цилиндре возможно только в случае, когда в некотором объеме несгоревшей части заряда возникает бурная реакция взрывного типа. Только такая реакция может обеспечить формирование волны давления с амплитудой, достаточной для воспламенения горючей смеси, т. е. детонационной волны. [c.19] Поскольку возможность протекания реакции взрывного типа зависит при прочих равных условиях от концентрации органических перекисей, то, чем выше скорость их образования, тем раньше нормальное сгорание переходит в детонационное, а чем раньше возникает детонация, тем большее количество смеси детонирует и тем сильнее детонация проявляется. [c.19] Следует отметить, что при применении определенного топлива факторы, вызывающие повышение давления и температуры в части заряда рабочей смеси, сгорающей в цилиндре двигателя в последнюю очередь, благоприятствуют более интенсивному протеканию цепной реакции и, тем самым, более легкому возникновению детонации, а факторы, приводящие к понижению давления и температуры, наоборот, затрудняют ее возникновение. Этим объясняется, например, общеизвестное влияние на детонацию в двигателе таких факторов, как степень сжатия, диаметр цилиндров двигателя, форма и материал головки цилиндров,материал поршней, наличие нагара, температура охлаждающей воды, угол опережения зажигания и т. д. Все эти факторы оказывают более или менее значительное влияние на температур ный режим работы цилиндра. [c.19] Вернуться к основной статье