Що таке детонація двигуна?

Детонація двигуна – несвоєчасне або самостійне займання паливно-повітряної суміші в камері згоряння, яке відрізняється вибуховим характером протікання процесу горіння палива. Супроводжується утворенням ударної хвилі, підвищенням температури всередині камери згоряння і її посиленим коксуванням. По своєму руйнівному впливу на складові елементи двигуна (ЦПГ і КШМ) детонація займає перше місце в списку аномальних процесів згоряння палива, таких як краплинне запалювання (КЗ) і дизелинг.

Головними причинами детонації двигуна прийнято вважати:

  • використання бензину, який має недостатню детонаційну стійкість (октанове число);
  • збої в системі запалювання, викликають несвоєчасне займання суміші під час такту стиску;
  • збільшення ступеня стиснення двигуна в результаті скупчення нагару або втручання в конструкцію силового агрегату;
  • несправності системи охолодження двигуна, які призводять до перегріву ДВС;
  • відхилення в процесі сумішоутворення, результатом чого стає приготування збагаченої суміші;
  • конструктивні особливості силового агрегату, які зумовлюють схильність двигуна до детонації;

На такті стиску поршень рухається в ВМТ (верхня мертва точка). Нормальний процес згоряння суміші палива і повітря відбувається не миттєво, а потребує невеликого проміжку часу. Суміш в циліндрі спеціально підпалюють раніше того моменту, коли поршень досягне ВМТ і почне після цього опускатися вниз. Згоряння паливного заряду повинно бути плавним і повноцінним, що дозволяє в підсумку передати поршня максимум теплової енергії строго в той момент, коли він починає опускатися вниз. Також плавність горіння суміші дозволяє мінімізувати навантаження, які створюють розширюються в камері згоряння гази.

Під час такту стиску поршень створює тиск в циліндрі, стискаючи горючу суміш. У разі виникнення детонації частина суміші запалюється вже на такті стиску. Після займання миттєво утворюється хвиля полум’я, яка розходиться по всьому об’єму камери згоряння. Результатом стає поява фронту високого тиску.

Сукупність тиску поршня на такті стиску, тиску від згоряння частини суміші і зростання температури призводить до того, що в останньому паливному заряді спостерігається створення сполук у вигляді альдегідів, спиртів, перекисів і т. п. Зазначені сполуки вступають потім в ланцюгову реакцію, результатом якої стає самостійне вибуховий точкове займання суміші.

У тих місцях, де відбувається вибух, відмічено стрімке зростання температури, а також знову створюється вибухова хвиля. Швидкість поширення фронту полум’я від такого детонації палива у циліндрі може перевищувати 2300 метрів в секунду. При цьому процес нормального згоряння паливно-повітряної суміші припускає поширення зі швидкістю 25-30 метрів в секунду.

Удар вибухової хвилі, яка рухається дуже швидко, приймають на себе стінки камери згоряння і циліндрів. Далі за аналогічним принципом відбуваються нові вибухи в місцях самостійно легкозаймистих частин заряду паливно-повітряної суміші.

Поява повторюваних вибухових хвиль, що впливають на стінки циліндрів, призводить до закономірного зростання ударних навантажень на конструктивні елементи ДВС. Детонація двигуна проявляється у вигляді дзвінкого металевого стуку.

Ссылка на основную публикацию