Содержание
Влияние детонации на работу двигателя и её устранение
Нормальный процесс сгорания топливного заряда в цилиндре происходит следующим образом. Поршень приближается к верхней мертвой точке, рабочая смесь (пары бензина, воздух и какое-то количество остаточных продуктов горения) сжата. В нужный момент между электродами свечи проскакивает искра, и здесь образуется первичный очаг воспламенения объемом несколько кубических миллиметров, энергия которого складывается из энергии искры и энергии сгоревшего в этой зоне топлива. Скорость нормального горения рабочей смеси в цилиндре двигателя имеет определенную скорость — 30-40 м/с. Скорость ударных волн во время детонации может достигать 1500 м/с.
Детонация происходит, когда топливно-воздушная смесь в цилиндре вместо прогрессивного управляемого горения самопроизвольно взрывается. Это вызывает резкое увеличение давления и температуры в цилиндре, которое может повредить поршни, кольца и даже головку. Детонацию иногда можно услышать как посторонний металлический стук, исходящий от двигателя. Иногда детонация не выдаёт себя посторонними звуками, но проявляется в уменьшении мощности двигателя.
На рисунках представлены поврежденные под действием детонации поршень и головка.
Некоторое влияние на возникновение детонации оказывает нагар в камере сгорания. Дело в том, что отложения на стенках, во-первых, ухудшают теплообмен, а во-вторых — увеличивают фактическую степень сжатия. Иными словами, они создают условия для срыва нормального процесса горения. Более того, нагар может оказывать известное каталитическое действие и вызывать самовоспламенение рабочей смеси. И еще. При переходных режимах работы двигателя нагар иногда начинает разрыхляться и расслаиваться; тогда частицы, потерявшие плотный контакт со стенкой, легко перегреваются и могут провоцировать калильное зажигание. Бывает и так, что чешуйки нагара отрываются, но какое-то время не выносятся из камеры сгорания, а остаются в ней. Они легко нагреваются и поджигают рабочую смесь в самый неопределенный момент даже на впуске. Так порождаются; «дикие» стуки, не поддающиеся никакой логике и классификации.
Энергия, выделяющаяся при детонации, препятствует движению поршня в верхнюю мертвую точку, выполняя тем самым ОТРИЦАТЕЛЬНУЮ РАБОТУ. В момент долгожданной искры от настоящей свечи компрессии в цилиндре уже нет: часть топлива, не воспламенившись, ушла в выхлоп через неплотности посадки клапанов в седлах, основная часть топлива УЖЕ сгорела, воспламенившись от окалины. Достигнув верхней точки поршень получает слабый импульс и движется вниз, вращая, коленвал (полезная работа) и преодолевая сопротивление других поршней, тормозящихся «калильным зажиганием» («сизифов труд»). Таким образом, только 40% топлива выполняют в двигателе полезную работу. Безрадостная картинка, не правда ли?
Процесс сгорания с детонацией.
Влияние конструкции мотора на детонацию
Можно выделить следующие основныеконструкционные факторы:
- форма камеры сгорания и ее охлаждение;
- размеры цилиндра;
- число и расположение свечей;
- конструкция выпускного клапана;
- степень сжатия.
Влияние степени сжатия и давления наддува на датонациюСтепень сжатия является основныф фактором, влияющим на детонацию. Характерная зависимость порога появления детонации от степени сжатия и давления наддува показана на картинке.
Форма камеры сгорания и ее охлаждение
Чем больше время, в течении которого фронт пламени от свечи может достигнуть до наиболее отдаленных точек камеры сгорания и чем хуже охлаждаются эти точки, тем вероятнее возникновение детонации. Отсюда следует, что наиболее рацональной формой камеры сгорания является полисферическая и шатровая.
Здесь же можно отметить, что определенные дивиденды может принести механическая обработка камеры сгорания. Как то — скругление различных очагов детонации в виде кромок и углов, полировка.
Размеры цилиндра
При увеличении размеров цилиндра возрастает длина пути, проходимого фронтом пламени и, следовательно, вероятность возникновения детонации.
Влияние диаметра цилиндра на детонациюНа рисунке приведены значения наивысшей полезной степени сжатия в зависимости от диаметра цилиндра, полученные Рикардо. Верхняя кривая получена на двигателе с золотниковым распределением и свечей, расположенной в центре головки, а нижняя на двигателе с нормальным клапанным распределением. Меньшие значения степени сжатия во втором случае объясняются влиянием на детонацию горячего выхлопного клапана.
Число и расположение свечей
Увеличение числа свечей сокращает расстояние, проходимое фронтом пламени и тем самым уменьшает вероятность возникновения детонации. При существующих размерах цилиндров увеличение числа свечей свыше двух нерационально. Свечи располагают обычно так, чтобы обеспечить возможно малое расстояние до наиболее удаленной от них точки камеры сгорания.
На рисунке представлено влияние числа свечей на детонацию. Опыты производились при регулировке состава смеси на максимальную мощность (сплошные линии) и максимальную экономичность (пунктир). Нижние кривые в обоих случаях соответствуют работе на одной свече, расположенной со стороны выхлопа, а верхние — на двух диаметрально противоположных свечах. Двигатель доводился наддувом до начала детонации. Как видно, в обоих случаях среднее индикаторное давление, соответствующее началу детонации, получалось при двух свечах, примерно, на 15% выше. Сами свечи, точнее, их электроды, часто служат источником возникновения детонации и преждевременного воспламенения. Поэтому при конструировании свечей для сильно форсированных двигателей обращают особое внимание на возможность надежного их охлаждения.
Выпускной клапан
Наиболее горячей деталью в головке блока цилиндров является выпускной клапан, температура которого может достигать 750-800 градусов. Влияние выпускного клапана на образование перекисей, а следовательно, и детонацию, весьма значительно.
Большой эффект в смысле снижения температуры клапана и возможности соответствующего повышения степени сжатия или наддува дало применение выпускных клапанов, охлаждаемых изнутри металлическим натрием.
Влияние режима работы двигателя на детонацию
Из величин, определяющих режим работы двигателя, влияют на детонацию главным образом следующие:
- температура смеси и стенок цилиндра;
- давление наддува;
- угол опережения зажигания;
- обороты двигателя;
- атмосферные условия и состав смеси.
Состав смеси
Изменение состава смеси влияет на скорость распространения пламени и величину максимальных давлений и температур в цилиндре. Изменение этих величин, а также соотношения между кислородом и топливом в смеси сказывается и на образовании перекисей. Опытом установлено, что при условии отсутствия перегрева двигателя максимальная детонация получается при составе смеси, лежащем в пределах между составами, соответствующими регулировке на максимальную мощность и максимальную экономичность.
Влияние состава смеси на детонациюНа рисунке представлена зависимость среднего индикаторного давления (эквивалентно мощности), соответствующего началу детонации, от коэффициента избытка воздуха. Опыты проводились на двигателе воздушного охлаждения. Как видно, обогащение смеси от а = 0,9 до a = 0,65 (AFR 13.3 — 9.6) позволило повысить среднее индикаторное давление (наддувом) от 10,5 до ~ 17 кг/см2. Обогащение смеси до значений а =0,65 — 0,70 (AFR 9,6 — 10,4) является в настоящее время общепринятым методом устранения детонации при форсировании двигателей.Изменение состава смеси влияет на скорость распространения пламени и величину максимальных давлений и температур в цилиндре.
Температура смеси и стенок цилиндра
Увеличение температуры стенок цилиндра или смеси точно так же способствует образованию перекисей и, следовательно, детонации смеси.
Влияние температуры на детонациюНа рисунке представлены опыты, проведенные на одноцилиндровом двигателе Вокеша с переменной степенью сжатия. Опыты были проведены на четырех различных топливах при двух температурах охлаждающей жидкости — 100 и 145°, так что линейная зависимость степени сжатия от температуры является условной. Как видно, увеличение температуры охлаждающей жидкости на 45° снижает степень сжатия, соответствующую определенной интенсивности детонации, приблизительно на 12-16%.
Влияние температуры поступающего воздуха на детонацию представлено на фиг. 10. При повышении температуры от 310 до 410°К (37-137°С) среднее индикаторное давление, соответствующее началу детонации, понизилось от 15,3 до 9,5 кг/см2 при а =0,9(AFR =13,3) и от 13,5 до 11,5 кг/см» при а = 0,67(AFR =9,9 ). Следует отметить сильное отличие в характере падения среднего давления при различных значениях коэффициента избытка воздуха. Опыты были проведены на двигателе авиационного типа воздушного охлаждения.
Угол опережения зажигания
Изменение момента зажигания смещает сгорание рабочей смеси по отношению к положению поршня в цилиндре двигателя, вследствие чего изменяются давления и температуры процесса. Опыт показывает, что уменьшение опережения зажигания уменьшает детонацию рабочей смеси. Максимальная интенсивность детонации получается обычно при опережении зажигания несколько большем, чем соответствующее регулировке на максимальную мощность двигателя.
На рисунке приведены опыты автора(А. А. Добрынина) по влиянию угла опережения зажигания на максимальную мощность двигателя при работе на данном топливе. Опыт был проведен на авиадвигателе воздушного охлаждения. При постоянном составе смеси и различных углах опережения зажигания, определяли мощность двигателя, соответствующую началу детонации.
Водная инжекция может препятствовать появлению детонации и работает в трех направлениях. Во-первых, когда вода впрыснута в систему впускного коллектора до крышки цилиндра, небольшие капельки поглощают тепло из воздуха. Охлаждённый воздух имеет большую плотность, тем самым увеличивая количество кислорода, которое попадает в цилиндр. Вода имеет ту высокую теплоёмкость (может поглотить много энергии при незначительном повышении температуры). Затем, небольшие капли испаряются в цилиндре и охлаждают его, при этом, полученный пар увеличивает давление в цилиндре. Это действует как анти-детонант и также очищает полости камеры сгорания от нагара, таким образом устраняются нежелательные «горячие» точки.
Потеплело или снова про детонацию GA16DE… — 3 — Двигатель
22.06.2008, 16:56
#21
Потеплело или снова про детонацию GA16DE…
Системя зажигания нашего двигуна предельно проста. ЭБУ по косвенным показаниям разных датчиков определяет индекс нагрузки и в соответсвии с этим индексом по таблице выставляет угол опережения зажигания. В принципе даже двигатели в которых есть датчик детонации работают по этому же принципу. Датчик детонации нужен только в экстремальных условиях работы двигателя. Если ЭБУ получает от него сигнал детонации то сдивгает угол опережения зажигания в сторону увеличения. И так продолжается пока детонация не уйдет. Но в нашем двигуне этого датчика нет! Не скажу что это плохо, чем проще система тем устойчивее она работает. Как я уже писал, причин детонации может быть много, но при условии что все с двигателем более или менее нормально то их две. Начальный угол опережения зажигания и неправильный состав смеси, а именно бедная смесь. Начальный угол опережения зажигания выставляется элементарно. Как на ВАЗиках, на этом останавливаться не стоит. А вот за состав смеси отвечают в первую очередь 2 датчика: ДМРВ (MAF) и датчик кислорода (лямбда зонд или oxygen sensor). Исправность этих датчиков проверить проще некуда. Они проверится обычным мультиметром. Инструкции здесь много раз выкладывались. Я думаю с этого надо начинать. Вот пока писал эти строки придумал еще один способ поиска несправности. Завтра проверю, отпишусь.
29.06.2008, 15:37
#22
Потеплело или снова про детонацию GA16DE.
..
чистка сетки никаких изменений не принесла, едет также и детонирует. Кстати хотел уточнить однин момент, угол опережения зажигания как ставится? на холостых метка должна быть 10+-2? Если так, то комп под нагрузкой дает около 20 градусов опережения, так и должно быть?
просто в этом случае появляется этот самый стук. а при 0 градусов все ровно, ставлю чуть больше 0 и снова появляется еле заметный стук. НО ведь есть еще и детонация, которую не слышно
30.06.2008, 00:47
#23
Потеплело или снова про детонацию GA16DE…
Народ читайте ВНИМАТЕЛЬНО сообщения темы : попробуйте замерить компресию. Было тоже самое ДО ПЕРЕБОРКИ ДВИГАТЕЛЯ. На холодном двигателе детонации нету а на горячем звенит, компрессия была по 16 очков, залегли маслосъёмные кольца.
30.06.2008, 09:33
#24
Потеплело или снова про детонацию GA16DE…
16 это много или мало? у меня по 13
03.07.2008, 10:50
#25
Потеплело или снова про детонацию GA16DE…
Сообщение от Schep
Народ читайте ВНИМАТЕЛЬНО сообщения темы : попробуйте замерить компресию. Было тоже самое ДО ПЕРЕБОРКИ ДВИГАТЕЛЯ. На холодном двигателе детонации нету а на горячем звенит, компрессия была по 16 очков, залегли маслосъёмные кольца.
Похоже в моем случае ты оказался прав. Перебирать двигатель сам я не умею, а платить за это деньги не считаю целеесообразным. Продам ее нахрен, запарила уже.
03.07.2008, 16:41
#26
Потеплело или снова про детонацию GA16DE…
предел компрессии от 11.5 до 13.5 kg/cm2, дисбаланс между цилиндрами 1 kg/cm2. Если больше 13.5 — маслосъёмные кольца, если меньше 11.5 — компрессионные
03.07.2008, 16:52
#27
Потеплело или снова про детонацию GA16DE…
Сообщение от Schep
предел компрессии от 11. 5 до 13.5 kg/cm2, дисбаланс между цилиндрами 1 kg/cm2. Если больше 13.5 — маслосъёмные кольца, если меньше 11.5 — компрессионные
15-16 в моем случае. Посоветовался со знакомым мастером, грит нет смысла заморачиваться, проще продать. Тем более цены сейчас на них на взлете. В общем буду продавать. А перед продажей сделаю раскоксовку лавром.
03.07.2008, 16:57
#28
Потеплело или снова про детонацию GA16DE…
я тоже не умел ремонтировать двигатели. Мне друг помог , он в этом вопросе уже руку набил. На запчасти ужло 15т.р. и 6 дней работы, Теперь не нарадуюсь
14.07.2008, 17:03
#29
Потеплело или снова про детонацию GA16DE.
..
Да была такая ерунда и на моем двигле после поднятия температуры выше 20 гр.
Делалась переборка без расточки (износ был всего 2-3 микрона из допустимых 15) залегли кольца, (раскоксовка не помогла),
мля из-за этого е%учего Castrolа.
После переборки детонация никуда не делась,
и бензин разный пробовал и поменял все от души, денег не жалел,
в итоге приехал к хорошему спецу инжектористу (щас он уехал на год повышать квалификацию в Англию в какую-то гоночную команду), он все настроил как положено в книге по эксплуатации четко выдержав все характеристики прописанные в книге,и все детонации на этом закончились, времени убили около 1 часа, но оно этого стоило
поэтому мой вам совет, делать настройки у людей которые ИЗУЧАЮТ ТЕХНИЧЕСКУЮ ЛИТЕРАТУРУ ПО ВАШЕЙ МАШИНЕ прежде чем лезут под капот, а не спрашивают:СЛУШАЙ А ТЕБЕ СКОЛЬКО ОБОРОТОВ ПОСТАВИТЬ ПОБОЛЬШЕ ИЛИ ПОМЕНЬШЕ
точно так же прежде чем пригонять машину на переборку движка,
зайдите к мастеру и посмотрите есть ли у него вообще ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИЙ КЛЮЧ,
потому как все в двигателе должно быть затянуто с определенным моментом (усилием) !!!
и есть ли у него (мастера) книга по ремонту вашей машины,
если нет, и он ее не просит
не ставьте к нему машину на ремонт иначе он вам такого понакрутит :'(
15. 07.2008, 23:02
#30
Потеплело или снова про детонацию GA16DE…
dennIsmo ты абсолютно прав, а то УОЗ на глазок, ДПДЗ по китайскому тестеру и т.д. и т.п.
Детонация | Лайкоминг
База знаний
Что такое детонация?
Детонация – это внезапное сгорание или взрыв топливного заряда внутри цилиндра. При нормальном сгорании свечи зажигания воспламеняют топливный заряд, и топливо имеет постоянное и равномерное сгорание, поскольку поршень движется через рабочий ход, а химическая энергия эффективно преобразуется в механическую. Проще говоря, когда происходит детонация, топливный заряд быстро воспламеняется в результате неконтролируемого взрыва, вызывая ударную или ударную силу поршня, а не постоянный толчок. Легкая детонация может никак не проявляться в салоне самолета. Детонация от умеренной до сильной может быть замечена как неровность двигателя, вибрация или потеря мощности и, в конечном итоге, повреждение двигателя. Пилот всегда должен обращать внимание на неожиданно высокие температуры головки цилиндров (CHT) или температуры выхлопных газов (EGT), которые могут быть признаком детонации.
Что вызывает детонацию и как ее предотвратить?
Процесс сгорания внутри поршневого двигателя довольно динамичен, и многие факторы могут способствовать детонации. В этой статье будут затронуты некоторые из наиболее распространенных причин, а не краткий список.
Во-первых, предположим, что самолет и двигатель заправлены правильно и что октановое число топлива соответствует или превышает октановое число двигателя. Инструкция по обслуживанию Lycoming 1070 содержит исчерпывающий список видов топлива, одобренных для наших двигателей, а также другую важную информацию.
С учетом того, что топливо является правильным выбором для двигателя, для пилота причиной детонации номер один является чрезмерное обеднение при высоких настройках мощности. Пилот должен всегда придерживаться указаний утвержденного руководства по эксплуатации для правильных настроек наклона и мощности. Чтобы ознакомиться с рекомендациями Lycoming, обратитесь к текущим редакциям соответствующего руководства оператора Lycoming и Инструкции по обслуживанию 1094. Если пилот считает, что двигатель может детонировать, он или она может предпринять следующие действия.
- Увеличить моторную смесь.
- Уменьшите мощность до более низкого значения.
- Уменьшите или остановите набор высоты и увеличьте скорость движения вперед для лучшего охлаждения.
Для механика причиной детонации номер один будет любая проблема, которая может привести к неожиданной работе цилиндра на обедненной смеси. Чаще всего это вызвано частично засоренной форсункой или утечкой всасываемого воздуха. Каждый раз, когда топливные форсунки снимаются, их следует очищать и проверять поток. Во время проверок механик должен искать признаки утечки на впуске; обычно отмечается синим окрашиванием топлива на впускных трубах. Любые аномалии должны быть исправлены перед дальнейшим полетом.
Мы также видели случаи, когда треснутые или иным образом поврежденные свечи зажигания создавали «горячие точки» в двигателе и происходила детонация. Вот почему никогда не рекомендуется использовать вилку, упавшую на твердый пол или иным образом поврежденную.
Двигатели Lycoming соответствуют требованиям FAA по запасу детонации или превосходят их. Следовательно, если двигатель обслуживается и эксплуатируется в соответствии с нашими опубликованными рекомендациями, в двигателе никогда не должно быть детонации.
Как мой механик или мастерская по капитальному ремонту двигателей узнают о детонации?
Детонация отрицательно влияет на двигатель. Легкая детонация может вызвать преждевременный износ подшипников и втулок. Сильная или продолжительная детонация может привести к повреждению головки блока цилиндров и поршней. В некоторых крайних случаях шатун может погнуться или сломаться, головка блока цилиндров может треснуть или выйти из строя, или могут сломаться посадочные поверхности поршневых колец.
При каждом снятии цилиндра ваш механик должен воспользоваться возможностью осмотреть цилиндр и поршни на наличие признаков неисправности. Вот некоторые вещи, которые можно проверить.
- Хотя это может выглядеть не очень хорошо, отложения свинца или отложения при сгорании являются нормальным явлением в двигателях Lycoming. Отсутствие этих отложений тоже не обязательно хорошо. Головка блока цилиндров и поршень должны быть проверены на «пескоструйный» вид. Отсутствие отложений или чистая головка и поверхность поршня могут указывать на детонацию. При использовании неэтилированного топлива отложения должны быть…
- Детонационные повреждения обычно проявляются на кромках поршней и на головке блока цилиндров между отверстиями для свечей зажигания и клапанами.
По дополнительным вопросам об уходе и техническом обслуживании вашего двигателя Lycoming обращайтесь в нашу службу технической поддержки по адресу: Technicalsupport@lycoming. com или по телефону +1-800-258-3279.
Получите его на обмен
Воспользуйтесь нашей программой замены двигателя, чтобы заказать новый, восстановленный или капитально отремонтированный двигатель, чтобы получить больше эфирного времени и меньше времени простоя.
Детонация
Детонация
Детонация!
Кевин Кэмерон Обитатель подвала
Впервые столкнулся с детонацией сзади
в 1966 году, и я не знал, что это было. К счастью для меня, это был легкий случай,
и единственными симптомами были маленькие дырки, проедавшие края мотоцикла.
хлюпающая лента головок цилиндров.
Позже, подталкивая к более высокому сжатию,
Я бы произвел свою долю поршней, которые взорвались бы до тех пор, пока их кольца не
вылетел в пустое пространство. Я бы научился присматривать за крошечным пепельно-серым
чешуйка закаленного алюминия на свече зажигания или в двигателях с водяным охлаждением для
внезапное и необъяснимое повышение температуры двигателя. И я бы
все еще любопытны эти пыльные отверстия, вытравленные в головках цилиндров.
Книги расскажут вам, что Гарри Рикардо
узнал еще в 1918 году; что детонация не то же самое, что преждевременное зажигание.
Преждевременное зажигание — это воспламенение заряда до искры,
каким-либо горячим предметом в камере сгорания, как правило, перегретым центральным проводом
свечи зажигания, диапазон нагрева которой был слишком высоким для данного применения. Преждевременное зажигание вскоре провоцирует детонацию, поэтому возникает путаница.
понятно.
Детонация, напротив, является самопроизвольной.
воспламенение некоторых последних частей заряда для сжигания так называемого торца
газ выходит по краям камеры сгорания после того, как искра уже
воспламенился и в основном сгорел заряд. Этот самовоспламеняющийся концевой газ не
горят нормально, так как фронт пламени распространяется за счет турбулентности с обычной скоростью
несколько десятков футов в секунду. Этот газ горит с местной скоростью звука, которая
очень высока, потому что температура высока. Эта форма горения называется
детонации, образует ударный фронт, внезапный скачок давления, распространяющийся на
тысяч футов в секунду.
Когда он попадает в детали, он сильно бьет.
Если мы все это и слышим, то это как высокий, сухой, неравномерный щелчок, мало чем отличающийся от
раскатистый звук камней, ударяющихся под водой. Фронт давления детонаций
может повредить подшипники ударом молотка, но настоящая проблема заключается в том, что он
делает двигателям естественную, внутреннюю изоляцию.
В любой ситуации, когда газы
движутся рядом с твердыми поверхностями, имеется слой значительной толщины, который
остается в основном застойным, потому что он прикреплен к поверхности. Во внутреннем
двигатели внутреннего сгорания, этот пограничный слой достаточно эффективно защищает двигатели
металлические внутренние поверхности от прямого контакта с дымовыми газами, сохраняя их
круче, чем они были бы в противном случае.
Когда начинается детонация
даже легкий дето этот пограничный слой счищается
ударными волнами, и передача тепла от горячего газа к холодному металлу ускоряется.
Всего лишь за несколько циклов детонации температура поршня резко возрастает,
а остальные части, подвергающиеся воздействию дымовых газов, не сильно отстают.
Что странно для многих людей, так это
что при этом температура выхлопных газов падает. Это кажется странным, потому что
люди связывают детонацию с нагревом, а нагрев с отказом. Но факт в том,
что, когда вы глушите двигатель, температура его выхлопных газов достигает пика, а не когда
смесь обедняется (т. е. слишком мало топлива, чтобы вступить в реакцию со всем кислородом).
в воздушном заряде), но когда смесь химически совершенна. Выхлопной газ
температура падает, когда начинается детонация, потому что внутренняя изоляция двигателя
уничтожается; при этом некоторое количество тепла, которое в противном случае вышло бы из выхлопных газов
теперь отводится в поршень, головку и стенки цилиндра. Потому что те
детали нагреваются, выхлопные газы становятся холоднее.
Те из нас, кто начал участвовать в гонках раньше
появилось водяное охлаждение, склонны думать, что чем больше мы струим, тем горячее движки
их вниз. С воздушным охлаждением вроде бы так и есть, но это не так. Двигатель работает
охлаждать, когда он богат, потому что дополнительное топливо снижает пиковую температуру пламени, и
по мере того, как мы приближаемся к химически правильной смеси, двигатель работает горячее и
жарче. Часто в модифицированном двигателе с высокой компрессией начинается эта детонация
еще до того, как мы достигнем правильной смеси и пиковой температуры пламени. Затем двигатель
действительно нагревается. Это оставляет нас с идеей, что наклон смеси
повышает температуру двигателя в прямолинейной зависимости.
Теперь мы знаем из нашего опыта
с двигателями с водяным охлаждением эта мощность, температура двигателя и температура выхлопных газов
все поднимается по мере того, как мы летим вниз, пока мы не выходим за пределы химически правильной смеси. Когда
мы делаем, мощность, температура двигателя и температура выхлопных газов начинают падать
снова. Мы не могли видеть это раньше, с воздушным охлаждением, потому что сила, которую мы
создание было подавляющим для двигателей способностью охлаждения двигателей. Но это делает
совершенного смысла, потому что выделение тепла при сгорании зависит от нахождения достаточного количества
кислорода, так что каждый водород и углерод в топливе полностью
вступает в реакцию с образованием воды и углекислого газа. Любое оставшееся топливо является потенциальным химическим
энергия не высвобождается, поэтому бег на худой диете дает меньше энергии. На хорошо охлажденном
двигатель, который не детонирует, вы можете сбрасывать его до тех пор, пока он не начнет замедляться.
Вернемся к детонации.
Приведенное выше объяснение является общим, но оставляет важные вопросы без ответа.
Например, почему детонационное горение распространяется с местной скоростью звука?
а не на нормальной скорости горения? Почему торцевой газ воспламеняется автоматически, а не
просто ждать там, как деревья на пути лесного пожара? Понимание
как это происходит, помогает понять, как переменные, влияющие на детонацию
порождают их эффекты, и это помогает парировать явление, которое устанавливает
верхние пределы производительности.
Существуют две основные формы горения:
дефлаграция и детонация. При дефлаграции распространение горения
осуществляется простой конвекцией; горячий дымовой газ нагревает то, что впереди
его, повышая его температуру до точки воспламенения. Поскольку этот процесс
Нагрев того, что впереди, требует времени, он относительно медленный. Сожжение
неподвижный пар бензина с воздухом на самом деле медленнее всего на фут или около того в секунду.
Сгорание в цилиндре двигателя происходит намного быстрее из-за турбулентности.
который так сморщивает фронт пламени, что его площадь становится чрезвычайно увеличенной. Этот
площадь, умноженная на медленную скорость спокойного горения, вычисляется до
очень большая объемная скорость сгорания.
Детонация — это другое животное,
и не все газовые смеси будут поддерживать детонацию. Это форма горения
в котором несгоревший материал нагревается до воспламенения, по крайней мере частично, ударом
сжатия, так как волна детонации движется с локальной скоростью звука через
средний. Это должно произойти очень быстро, поэтому топливо с простыми молекулами
или те, у которых низкая стабильность, поддаются этой форме горения. Сейчас
как конечный газ воспламеняется сам по себе? Это происходит при повышении температуры
любой комбинацией эффектов до некоторого критического значения в диапазоне 900-1000
градусов Фаренгейта
При работающем двигателе подсасывается воздух
при некоторой температуре окружающей среды, и этот воздух затем начинает поглощать тепло от
горячие внутренние поверхности двигателя, с которыми он соприкасается. Наконец, он входит в настоящий цилиндр,
где он нагревается еще более горячими поверхностями. Запертый там, он снова нагревается
по процессу сжатия.
В этом процессе нагрева некоторые
в топливе начинают происходить обсуждаемые химические реакции. Называемые предпламенными реакциями, они принимают форму медленного частичного распада
из наименее прочных типов топливной молекулы. Топливные углеводороды имеют три основных
формы; прямые углеродные цепи, разветвленные цепи и кольцевые структуры. Температура
является мерой средней молекулярной активности, но всегда есть молекулы газа
двигаться значительно быстрее остальных. Эти более быстро движущиеся молекулы сталкиваются
и сломать некоторые из менее прочных молекул топлива, вытеснив некоторые из их
более слабо связанные атомы водорода. Этот выделившийся водород очень реактивен (обычно
водородное путешествие в связанных парах, но это атомарный водород) и мгновенно
соединяется с кислородом воздуха, образуя так называемый радикал, химический
фрагмент, обладающий высокой реакционной способностью, поскольку содержит неспаренный электрон.
Его притяжение к отсутствующему электрону настолько велико, что он может вырвать один из них.
других химических видов, с которыми он сталкивается, тем самым разрушая его
также.
В какой-то момент сжатия
такта, искра воспламеняет смесь и начинается сгорание. Сгоревшие газы,
будучи очень горячим, расширяться против еще несгоревшего заряда, сжимая его наружу
в хлюпающую полосу. Это сжатие быстро нагревает несгоревший заряд даже
более, ускоряя предпламенные реакции в нем. Как
правило, скорость химической реакции удваивается каждые семнадцать градусов
F. Все это время заселенность реакционноспособных молекулярных фрагментов радикалами
возрастает в несгоревших конечных газах. Если этот процесс нагревания длится достаточно долго,
и достигает достаточно высокой температуры, эта популяция радикалов становится большой
достаточно, чтобы его собственная скорость реакции одного радикала создавала все больше и больше через
дальнейшие реакции ускоряются до прямого сгорания. Это самовоспламенение.
Теперь, почему это нагревается, химически
поменяли конечную газовую детонацию вместо простого горения? Топливо в конечном газе
уже не обычный бензин. Происшедшая в нем предпламенная реакция превратила его в
сильное взрывчатое вещество, очень похожее на смесь водорода и воздуха или ацетилена и
кислород. Он находится в тревожном состоянии, наполненный реактивными фрагментами.
от предпламенных реакций. Когда он самовоспламеняется
самопроизвольно, горение ускоряется почти мгновенно, потому что материал
теперь так легко воспламеняется. Фронт горения разгоняется до локальной скорости
звука, воспламеняя материал, через который он проходит, просто внезапно поднимая
его температура, через ударную волну она теперь стала.
Все, что
способствует понижению температуры, при достижении которой конечный газ произведет детонацию
менее вероятно. Все, что замедляет процесс конверсии с обычного бензина
в чувствительное взрывчатое вещество сделает детонацию менее вероятной. Все, что ускоряет
сгорание, так что оно завершено до того, как условия, необходимые для детонации
может развиться полностью, сделает детонацию менее вероятной.
Поэтому будет работать следующее;
(1) Более низкая температура на входе
(2) Нижнее положение дроссельной заслонки, нижнее
объемный КПД, или снижение турбонаддува, тем меньше смеси попадает в
цилиндр, тем меньше он греется от сжатия.
(3) Нижняя впускная труба картера,
и/или температуры цилиндра, поршня или головки. В этом году Yamaha 250cc Road
гоночный двигатель, например, имеет медную вставку головки блока цилиндров для проведения сгорания
нагреваться быстрее, что приводит к более низкой температуре поверхности камеры сгорания.
(4) Пониженная степень сжатия.
чем меньше его сжимаешь, тем меньше он греется.
(5) Более стойкое к пробою топливо,
например, толуол или изооктан. Если молекулы с прямой цепью отсутствуют,
топливо не будет так быстро разлагаться под пламенем
реакции.
(6) Отрицательный катализатор что-то
это либо придавит активные радикалы, либо превратит их во что-то безвредное.
Лекарством являются тетраэтилсвинец, ММТ или другие антидетонационные соединения.
(7) Задержка синхронизации сокращает
время, в течение которого могут иметь место продетонационные реакции.
(8) Цилиндр
турбулентность или что-либо еще, что ускорит сгорание (более быстрое горение топлива
например бензол). Это работает, завершая сгорание до того, как бомба замедленного действия
предпламенные реакции готовятся достаточно долго, чтобы вызвать самовоспламенение.
(9) Более высокие обороты двигателя. Это просто
сокращает время выдержки смеси при высокой температуре. В экспериментах Хонды
в 1960-х годов они обнаружили, что октановое число двигателей стало снижаться.
стабильно выше 12 000 об / мин, а октановое число ниже 60 приближается к 20 000. В более
доступный пример, обратите внимание, что двигатели стучат, когда их тянут, работают на
низкие обороты, широко открытая дроссельная заслонка и быстрое прекращение детонации при переключении на пониженную передачу.
передачу и дайте двигателю обороты больше. Это останавливает дето
не уделяя достаточно времени реакциям, которые его вызывают.
(10) Редизайн проблемного выхлопа
трубы. Некоторые трубы дают большие цифры на диностенде,
но нельзя использовать, потому что они вызывают судороги. Они либо просто перезагружают
двигатель в каком-то узком диапазоне оборотов (доводя его до детонации так же сильно
подойдет турбонаддув), или обратная перекачка смеси из напорной трубы, которая собрала
слишком много тепла (поэтому никто больше не заворачивает коллекторы).