Детонация топлива это: 7 Причин Почему Идет Детонации Двигателя их Последствие и Как их убрать

Детонация топлива | Система зажигания, Топливо

Детонация — это режим горения топлива, при котором по нему распространяется ударная волна, вызывающая химические реакции горения, в свою очередь, поддерживающие движение ударной волны за счёт выделяющегося в экзотермических реакциях тепла. Комплекс, состоящий из ударной волны и зоны экзотермических химических реакций за ней, распространяется по веществу со сверхзвуковой скоростью и называется детонационной волной. Фронт детонационной волны — это поверхность гидродинамического нормального разрыва.

Явление детонации — ограничивающий фактор для выходной мощности и эффективности двигателя с искровым воспламенением.

Механизм детонации — нарастание внутри цилиндра двигателя волны давления, движущейся с такой скоростью, что ее удар о стенки цилиндра и поршень заставляет стенки цилиндра вибрировать и, таким образом, издавать характерный «звон». Когда искра воспламеняет горючую смесь из топлива и воздуха, ядро пламени растет сначала медленно, а затем быстро ускоряется.

По мере того как фронт пламени продвигается, он сжимает перед собой еще не воспламененную смесь. Температура еще не воспламенившейся смеси поднимается за счет сжатия и теплового излучения от продвигающегося пламени, пока остающаяся часть смеси не воспламеняется спонтанным взрывом. Волна давления от этого взрыва проходит через горящую смесь с очень высокой скоростью, и стенки цилиндра испускают звенящий звук удара.

Детонация не представляет опасности при малых скоростях движения, так как водители обычно избегают этого, снижая нагрузку на двигатель при первом же предупреждении. Но на более высоких скоростях, когда уровень шума движения высок, характерный звук детонации часто почти невозможно обнаружить. Детонация — чрезвычайно опасная вещь, которая способна полностью разрушить двигатель.

Высокая температура сжатия и давление способствуют детонации. Кроме того, важна способность несгоревшей смеси поглощать или передавать тепло, излучаемое продвигающимся фронтом пламени. На эту способность влияют скрытая энтальпия (теплосодержание) смеси и конструкция камеры сгорания.

Последняя должна быть устроена соответствующим образом для адекватного охлаждения несгоревшей части смеси, например, размещением ее вблизи хорошо охлаждаемой области вроде клапана входного отверстия.

Путь фронта пламени должен быть максимально сокращен тщательным выбором расположения точки воспламенения. Прочие факторы включают время (и, следовательно, момент зажигания), так как реакция в несгоревшей смеси требует времени для своего развития, степень турбулентности (вообще говоря, более высокая степень турбулентности имеет тенденцию снижать детонацию за счет срыва фронта пламени) и, что наиболее важно, склонность самого топлива к детонации.

Некоторые виды топлива в этом отношении ведут себя чуть лучше других. Чтобы улучшить качество топлива, его можно обработать добавками (например, тетраэтилсвинцом). Однако это усугубляет и без того трудную проблему выбросов. Топливо с хорошими антидетонационными свойствами — это изооктан, а наиболее склонен к детонации обычный гептан.

Чгобы получить октановое число или оценку антидетонационных свойств конкретной смеси топлива, тест выполняют на двигателе, который работает при тщательно контролируемых условиях, и начало детонации сравнивают с теми значениями, которые получены от различных смесей изооктана и обычного гептана. Если работа двигателя идентична, например работе на смеси 90% изооктана и 10% гептана, топливо имеет октановое число 90.

Подмешивание к топливу воды (или метанола и воды) может уменьшить детонацию. Спиртосодержащее топливо, которое позволяет воде удерживаться в растворе, является полезным еще и потому, что благодаря скрытой энтальпии воды дает возможность добиться лучшего использования топлива.

Детонация двигателя что это? Причины детонации и профилактика

Для автолюбителей детонация в двигателе может привести к очень неприятным последствиям, например, к преждевременному износу важных составных элементов, например, детали цилиндро-поршневой группы, а также прокладки головки цилиндрического блока и других составляющих внутренностей, прячущихся под капотом. Именно поэтому лучше узнать какие причины детонации двигателя могут привести к быстрому износу и вынудят хозяина авто вести свою четырехколесную любимицу в автосервис.

Рассказываем, что такое детонация в двигателе, как ее избежать и какую заботу нужно проявлять к мотору, чтобы превентивно избежать растрат на новые комплектующие и держать имущество в рабочем состоянии весь эксплуатационный период.

 

Детонация что это такое?

При определенных обстоятельствах топливовоздушное вещество может воспламеняться гораздо раньше, чем свечи возгорания искру. Это приводит к тому, что бензин сгорает гораздо быстрее, чем при правильной работе. Такая быстрота в сжигании масла связана с возгоранием всего объема одновременно, а не поэтапно как от свечей. Причины детонации двигателя кроются и в том, что возгорание стартует раньше, чем коленчатый вал успеет встать на правильный расчётный угол и продолжает свое движение к верхней мертвой точке. Образованные газообразные вещества быстро расширяются, а поршень начинает их сжимать. Результатом будет давление, которое появляется в камере, не соответствует нормальным эксплуатационным значениям. Кроме того, образованная небольшая ударная волна появляется от крохотного взрыва наносит ущерб стенкам цилиндра, а заодно и днищу поршневого механизма. Это сопровождается непривычными звуками, которые неопытные гонщики обычно принимают за легкий стук или приемлемый гул от движка.

Каковы причины детонации двигателя?

Небольшие взрывы могут сопровождать движок у всего транспорта не только старого повидавшего длительные пробеги, но и совершенно новенькие модели могут страдать от детонирования. Отличие, что на современных моделях устанавливают диджитализированные датчики, способные вовремя предупредить владельца о надвигающейся опасности, но такое чудо инновации встречается только на инжекторных силовых моторах. Плюсы этого прибора — он передаёт сигнал бортовому компьютеру информацию о состоянии внутренностей капота, чтобы регулировать работу внутренних механизмов. Движки нового поколения действуют при высоких условиях сжатия, это значительно увеличивает риск поломки, и вызывает причины детонации двигателя.

Не редкость, когда маячок предупреждающий о неисправности не корректно работает, и узнать о происшествии можно лишь постфактум в салоне автомастерской.

Теперь выясним то, какие наиболее популярные причины детонации двигателя приводят к скорому изнашиванию деталей.

• Неподходящее топливо или его низкое качество.
• Упреждение свечей зажигания избыточно большое.
• Износ воздушно топливной смеси.
• Загрязнение стенок цилиндрического блока нагаром.
• Свечки не подходят под требования системы, низкокачественные или банально не подходят по характеристикам.
• Мотор перегревается из-за поломки охладительного комплекса.

Теперь перейдем к рассмотрению пунктов детальнее. Чтобы выяснить каковы причины детонации двигателя.

Не то октановое число или плохое качество горючего

Причины детонации двигателя случаются из-за попадания в моторный отсек, бензина с охлаждающей жидкостью, которое не подходит, из-за этого мини-взрывы будут неизбежны событием. Те, кто производит автомобиль, рассчитывают степень сжатия для определенного вида бензина, поэтому если использовать горючее не с тем октановым номером и к тому же пытаться покормить свой автомобиль низкокачественным горючим.

Настройка зажигания произведена некорректно

Чтобы повысить производительность и ускорить своего четырехколесного друга, знатоки меняют стандартную настройку всего механизма запаливания. Но они забывают, что, когда угол опережения увеличенный, то искра будет подаваться скорее, и сжигание горючего наступит в тот момент, когда оно еще не полностью смешалось с воздушной смесью.

Свечи запаливания не правильно работают

Причины детонации двигателя могут проявляться не в тех зажигательных свечах, которые подходят для этой модели. Проблема заключается в том, что инженер мотора не рассчитывал, что на его изобретение будут ставить зажигательные приборы низкого качества или просто несовместимые по параметрам с деталью. Из-за этого искра генерируется не в тот момент в который требуется это и является отправной точкой для возгорания топливовоздушной смеси.

Износ топливовоздушного компонента

Чтобы сэкономить, многие авто любители намеренно лишают топливовоздушную смесь полезных микроэлементов. Так как в конечном продукте отсутствует нужная концентрация паров, искра физически не может воспламенить обеднелое вещество. А при следующем зажигании наоборот, пары превышают допустимую норму. Чересчур богатый состав на микроэлементы наоборот может начать воспламеняться раньше, чем начнется сжатие цилиндра.

Нагарная грязь на внутренней поверхности цилиндрической емкости

Не редко внутренняя гигиена внутренностей капота, а именно моторного отсека, может повлиять на его неприятное разрушение. Причины детонации двигателя случаются из-за того, что на стенках камеры сгорания, образуется большое количество нагара, из-за сильного нагревания налет на поверхности превращается в фитиль, зажигания, которого приведёт к небольшому взрыву топливовоздушного вещества. А еще он увеличивает сжатие, что в совокупности с неправильным октановым значением воспламенит горючее из-за повышенного температурного сжатия.

Охладительный комплекс работает некорректно

Причины детонации двигателя проявляются и в плохой работе охладительной системы. Эта неполадка проявляет себя, когда происходит разгон моторчика. При сильной нагрузке движок перегревается, а отсек сгорания накаляется как следствие — горючее воспламеняется

Что часто путают с детонацией?

В автомобильной инженерии существует такой термин как «калильное зажигание». Автомобилисты заблуждаются из-за того, что при калильной ситуации ДВС еще работает и в тех условиях, когда зажигание находится в выключенном состоянии. Но это совсем не проблема, о которой говорится в данной статье, это всего лишь топливовоздушная смесь, которая возгорается из-за нагретого мотора, но это не причины детонации двигателя.

Дизелинг — тоже проблема, которую воспринимают за детонирование, но на самом деле нет. Это явление сопровождается недолгой работой мотора, даже когда уже выключено зажигание и использование масла несоответствующего детонационной характеристике. Это в свою очередь приводит к тому, что состав самовозгорается.

Причины детонации двигателя видео

Методы профилактики

Причины детонации двигателя были выяснены, теперь узнаем о том, как  относиться в составляющим машины, чтобы она служила долго. Ультимативное решение — это избавиться от первопричин.

Сейчас расскажем, как их найти, какие нюансы учитывать при уходе за имуществом. Поговорим о распространенных методах борьбы с детонацией.

 

• Использование горючего считаясь с параметрами, предложенными компанией производителем.                                    В большинстве ситуаций это касается октанового числа, не рекомендуется использовать его с заниженными характеристиками.  Стоит пользоваться услугами проверенных автозаправок с качественным бензином. На непроверенных заправках производители могут замешивать в состав топлива пропан или другой газ низкого качества. И хотя это повышает октановые значения, но совсем ненадолго, потенциально это больше навредит, хотя и поможет сэкономить денег.                                                                                           

• Другой профилактический метод — это установить механизм позднего зажигания.                                                       Статистические данные указывают на то, что причины детонации двигателя кроются в свечах зажигания.                            
• Еще одним профилактическим методом будет выполнение раскоксовки.                                                                                               Суть заключается в том, чтобы почистить движок от нагара и грязи. Это легко сделать самому, в гараже используя средства для раскоксовки моторного отсека.                                                          
• Сделать небольшую ревизию и проверить охладительную систему.                                                                                                              Уделите внимание радиатору, фильтрам и мелким патрубкам. Не стоит забывать про антифриз, ведь его свойства постепенно тоже деградируют, поэтому необходимо вовремя его поменять.                                                                                                          
• У дизельных движков нужно скорректировать угол впрыска масла.                                                                                                                 
• Относиться добросовестно к своему транспортному средству и не подвергать его критическим условиям. Например, не стоит менять рычаг коробки передач на большие скорости, когда езда медленная.                                             
• Другой превентивной мерой будет забота о внутренностях капота.                                                                                                 Рекомендуется часто проверять движки и следить за его сохранностью, менять масло и предотвращать перегрев. Профессиональные автолюбители рекомендуют хитрый прием. Его суть в том, чтобы дать поработать моторчику на повышенных оборотах и на средней передаче. В результате движок очистится от грязи и мелкой мишуры, которая препятствует нормальной работе.                                                           
• Причины детонации двигателя часто связаны с горячим перегретым мотором. И чаще всего это происходит на двигателе, который работает на малых мощностях. Эксплуатируйте его на средних оборотах это значительно поможет сохранить срок его изнашивания.                                              
• Датчик — это тоже важный элемент, который помогает избежать дальнейших проблем и вовремя предотвратить опасность поломки детали.                                                                        Но как проверить исправность самого прибора?                        Первый метод с помощью популярного мультиметра, его используют в элеткронике, подойдет даже старый, советский. Нужно поставить его в режим работы измерения сопротивления электричеству. Затем — убрать фишку от датчика измерения риска воспламенения, а вместо нее подсоединить антенны от мультиметра. Теперь на дисплее прибора видны цифры сопротивления. Спустя несколько секунд эти значения возвращаются в привычное состояние. Если ничего такого не происходит, измеритель сломан и требует замены или починки.                                                                                
• Другой метод легче в реализации.                                                          Для него стоит включить мотор, а его обороты держать на уровне 2000 в минуту. Затем следует открыть капот и, используя молоток, слегка ударить место крепления датчика для измерения уровня детонирования. Прибор, у которого все хорошо, и он работает правильно, будет воспринимать эту атаку, как мини взрыв и немедленно оповестит электронный блок управления. А если нет, тогда он неисправен и его следует менять. При монтировке нового измерителя обращайте особое внимание на контакт между ним и системой управления, он должен быть крепким и надежным, а иначе его работа будет некорректной. Эти хитрые приемы помогу сохранить транспортное средство в рабочем состоянии и подарить еще много тысяч пробега в будущем.

Одно из решений проблемы детонации на карбюраторном автомобиле видео 

Хороших дорог!

Детонация двигателя — что это такое? Причины и советы по устранению

В процессе эксплуатации транспортного средства водители сталкиваются с различными неисправностями. Если вы слышите гулкий стук из двигателя с сильными вибрациями, это может быть детонация топливно-воздушной смеси. Причину неисправности необходимо искать сразу же, поскольку дальнейшее использование автомобиля может привести к весьма плачевным последствиям в виде разрушенных взрывом поршней и стенок цилиндров, поврежденных шатунов и коленчатого вала. Почему же возникает детонация, как ее устранить и избежать в будущем?

Почему возникает детонация в двигателе?

Мы уже описывали на нашем портале vodi.su принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Топливо, смешиваясь во впускном коллекторе с воздухом, впрыскивается через форсунки в камеры сгорания четырехтактного двигателя. За счет движения поршней в цилиндрах создается высокое давление, в этот момент поступает искра от свечи зажигания и топливно-воздушная смесь воспламеняется и толкает поршень вниз. То есть, если двигатель работает нормально, правильно настроен механизм газораспределения, а цикл сгорания ТВС происходит без перебоев, в нем происходит контролируемое сгорание горючего, энергия которого и заставляет вращаться кривошипно-шатунный механизм.

Однако, при определенных условиях, которые мы рассмотрим ниже, детонации происходят раньше времени. Детонация, говоря простым языком, — это взрыв. Взрывная волна бьет по стенкам цилиндров, отчего вибрации передаются на весь мотор в целом. Чаще всего такое явление наблюдается либо на холостых оборотах, либо при усилении давления на акселератор, в результате чего дроссельная заслонка открывается шире и через нее подается увеличенный объем горючего.

Последствия детонации:

• резкое повышение температуры и давления;
• создается ударная волна, скорость которой составляет до 2000 метров в секунду;
• разрушение элементов двигателя.

Отметим, что из-за нахождения в ограниченном пространстве длительность существования ударной волны менее тысячной доли секунды. Но всю ее энергию поглощает двигатель, что приводит к более быстрой выработке его ресурса.

В качестве основных причин возникновения детонации в двигателе называют следующие:

1. Использование топлива с низкооктановым числом — если по инструкции нужно заливать Аи-98, от заливки А-92 или 95 откажитесь, так как они рассчитаны на более низкий уровень давления, соответственно будут детонировать преждевременно;
2. Раннее зажигание, изменение угла опережения зажигания — существует предубеждение, что взрывная волна при раннем зажигании придаст динамики, что в какой-то мере соответствует истине, но и последствия такого «улучшения динамических характеристик» не самые приятные;
3. Калильное зажигание — из-за накопления на стенках цилиндров нагара и отложений ухудшается отвод тепла при помощи системы охлаждения, цилиндры и поршни разогреваются настолько, что ТВС самопроизвольно детонирует при контакте с ними;
4. Обедненная или обогащенная ТВС — из-за понижения или повышения пропорций содержания воздуха и бензина в ТВС изменяются ее характеристики, данный вопрос мы также рассматривали ранее более детально на vodi. su;
5. Неправильно подобранные или отработавшие свой ресурс свечи зажигания.

Наиболее часто с детонациями и стуке в двигателе сталкиваются водители автомобилей с большим пробегом. Так, из-за отложений на стенках цилиндров изменяется объем камеры сгорания, соответственно, повышается степень сжатия, что создает идеальные условия для преждевременного возгорания ТВС. В результате детонаций прогорает днище поршней, что приводит к падению компрессии, мотор начинает больше потреблять масла и горючего. Дальнейшая эксплуатация становится попросту невозможной.

Методы устранения детонации в двигателе

Зная причину неисправности, устранить ее будет гораздо легче. Но бывают и не зависящие от автовладельцев причины. Например, если ваша машина работала нормально, а после очередной заправки на АЗС начался металлический стук пальцев, проблему нужно искать в топливе. При желании владельцев АЗС через суд можно принудить к полному возмещению ущерба.

Если машина длительное время эксплуатируется без существенных нагрузок, это приводит к накоплению нагара. Дабы избежать этого, хотя бы раз в неделю следует выжимать максимум со своего авто — разгоняться, повышая нагрузку на двигатель. При таком режиме поступает больше масла на стенки и весь шлак очищается, при этом из трубы идет сизый или даже черный дым, что вполне нормально.

Обязательно проверьте настройки системы зажигания, правильно подберите свечи. На свечах ни в коем случае нельзя экономить. Заливайте качественное масло и топливо у проверенных поставщиков. Если же эти методы не помогли, необходимо отправляться на СТО и проходить полную диагностику силового агрегата.

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

Детонация двигателя: причины и способы устранения

Что такое детонация двигателя

Почти все автовладельцы знают о детонации двигателя. Далеко не все из них ориентируются, что это такое, каковы её причины. Она появляется при неравномерном сгорании, после того как смесь O₂ и топливо неверно распределились внутри цилиндра. При обычных условиях дизель/бензин в цилиндре сгорают, смешиваясь с нужной энергией и O₂. Но если начнётся взрыв внутри цилиндра, бензин будет сгорать неравномерно и это приведёт к повреждениям стенок цилиндра и поршня.

Детонирование двигателя возникло в период появления ДВС. Оно возникало после зажигания газа в камере сгорания. Раньше не представлялось возможным проверять такое действие, поэтому думали, что во всём виновато зажигание. И лишь в 40-х гг. XX века теория появления детонации была перепроверена, благодаря чему стало возможным выявить её причины и устранить это явление.

Нынешние агрегаты оснащены датчиком детонации, контролирующим уровень опасности. Такое устройство способно воспринимать и преобразовывать механическую энергию колебания цилиндров в электроимпульс. Этот датчик посылает импульсы в блок управления двигателем, который мониторит изменение в составе смеси, а также угла опережения зажигания. Это устройство помогает достигать предельной мощности двигателя при экономии ГСМ.

При переходе двигателя в детонацию слышен громкий шум. Так как её последствия являются негативными для машины, нужно найти причины взрывного горения бензина и устранить их. Чтобы убрать причины проблемы, необходимо изменить деятельность двигателя, ведь она может очень быстро его разрушить. Звучание двигателя при этом явлении обуславливается давлением волны при сгорании от вибрирования цилиндра. Частоту звуковой волны определяет размер, форма и толщина камеры сгорания. Сдетонировать двигатель на холостых оборотах может после прохождения машиной преград, повышающих нагрев элементов силового агрегата. Если выключить зажигание, то после выключения коленчатый вал продолжит свою динамику, это приведёт к тому, что топливо попадёт в цилиндр мотора и успеет там нагреться до уровня воспламенения.

Почему происходит детонация

Появлению детонации предшествуют много факторов, которые имеют общую черту — уменьшение задержки самовоспламенения несгоревшей части горючего, удалённой от свечей зажигания. Если коротко, то в камере сгорания образовываются благоприятные условия, чтобы окислительные реакции горючей смеси протекали более быстро. Появлению детонации предшествуют такие причины:

• состав ГСМ;
• угол опережения зажигания;
• качество топлива;
• степень сжатия;
• недостатки конструкции.

Если горючая смесь имеет соотношение равное 9 (топливо-воздух) и попадает в камеру сгорания при высоком давлении, то она способна формировать в отдалённых уголках окислительные реакции, которые перерастают в очаги воспламенения топлива.

Увеличение угла опережения зажигания сдвигает пик максимума давления во время сгорания горючего к ВМТ. Это приводит к тому, что в камере сгорания увеличивается давление, которое может стать виновником начала детонации.

Учитывайте рекомендации производителя касательно октанового числа бензина

Если октановое число топлива низкое, детонация может происходить гораздо чаще. Поэтому, если вы не хотите слышать стуки в двигателе, не используйте 76-й бензин в двигателях, если производитель рекомендует октановое число 92 и более.

Увеличение степени сжатия может привести к повышению температуры и давления. После этого создаются благоприятные условия, приводящие к детонационному сгоранию топлива. Если у вашего двигателя высокая степень сжатия, используйте высокоэтилированный бензин.

Чтобы устранить детонацию

Детонация двигателя никогда не возникает просто так. Если до заправки он работал чётко и слажено, а после неё детонирует, то загвоздка может быть именно в топливе. В таком случае необходимо применить полное выключение двигателя и слив бензина. После этой манипуляции заправьте машину качественным горючим.

Если эксплуатировать автомобиль длительное время без нагрузок или на холостых оборотах, может образоваться нагар в цилиндрах, который вызовет увеличение степени сжатия. Чтобы этого не случилось, один раз в 5–7 дней рекомендуется разгонять автомобиль на пару минут до предельной скорости. Только при этом соблюдайте правила дорожного движения!

Иногда требуется замена поршневой группы. Это может стать следствием разрушения поршней в цилиндрах, когда в выхлопе наблюдается появление чёрных или зелёных частиц. Они свидетельствуют о вылете алюминия в выхлопную трубу.

Бывают ситуации, когда без посещения автослесаря или СТО просто не обойтись. Это происходит, если нарушение работы свеч зажигания провоцирует детонацию двигателя. В таком случае после выключения зажигания следует осмотреть свечи и заменить непригодные на новые.

Таким образом, своевременная диагностика авто, заправка только качественным горючим с нужным октановым числом, замена свечей зажигания и соблюдение правил эксплуатации уберегут машину от неприятного явления детонации двигателя.

Что такое детонация двигателя. Особенности, причины возникновения и чем опасна

Сегодня мы узнаем, что называется детонацией двигателя автомобиля, что происходит в силовой установкой при детонационных процессах и каковы основные причины возникновения сбоев в работе мотора

ЧТО ТАКОЕ ДЕТОНАЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ. ОСОБЕННОСТИ, ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ЧЕМ ОПАСНА

Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется детонацией двигателя автомобиля, что происходит в силовой установкой при детонационных процессах и каковы основные причины возникновения сбоев в работе мотора. Кроме того, расскажем про то, насколько опасна детонация двигателя для узлов силовой установки, как распознать и не допустить появления взрывных процессов в цилиндрах мотора, а также, каким образом данная неприятность способна влиять на срок службы двс. В заключении поговорим о том, почему дизельные двигатели почти лишены проблем с детонационными процессами, которые образуются в камерах сгорания топливно-воздушной смеси и как можно устранить такую неисправность в силовой установке.

В процессе эксплуатации любого двигателя его износ ежедневно увеличивается и происходит это до определенного периода времени. В том случае, когда происходит плавное изнашивание силовой установки, то как правило, это осуществляется не заметно и двигатель продолжает работать в штатном режиме. Однако, когда штатный режим работы мотора сбивается и сгорание топливной смеси в камерах цилиндров протекает с нарушением воспламенения, то это может приводить в серьезным последствиям для узлов силовой установки. Первыми ласточками, которые свидетельствуют о проблемах в цилиндрах двигателя являются потеря мощности и повышенный расход моторного масла с топливом. Зачастую детонацию вызывает чрезмерный нагар на стенках цилиндров, что вызывает уменьшение объема камеры сгорания и как следствие процесс

Почему происходит детонация? — Автомобильные двигатели — Учебные материалы — Каталог статей

Почему происходит детонация?
В дизеле детонация невозможна

Детонация — это взрыв смеси.

Нормальное сгорание происходит медленно, фронт давления распространяется  со скоростью движения поршня. (до 50 м. в секунду)
Если смесь детонирует, то фронт давления ударяет в поршень со скоростью 2000 м. в секунду.  Поршень не успевает сдвинуться, энергия тратится на разрушение и на тепло в стенки. Двигатель стучит,  не развивает мощность, и разрушается.
Для того чтобы смесь сдетонировала, нужно три условия — высокое давление, высокая температура, и время для предварительного окисления топлива.
Бензиновый двигатель работает на грани этих условий. Нельзя превысить давление при сжатии, нельзя превысить температуру смеси и нельзя дать время для предокисления топлива. 
Надо применять бензин с высокой стойкостью к детонации (с высоким октановым числом)
В конструкции двигателя приходится ограничивать степень сжатия (10 -11 максимально)
Оптимизировать теплоотвод, для поддержания нормальной температуры двигателя.
Не решаемая проблема бензинового двигателя — слишком много времени на подготовку смеси.
В бензиновом двигателе на смесеобразование отводится целых два хода поршня – впуск и сжатие, за это время получается почти равномерная смесь.
Равномерная, заранее приготовленная смесь, детонирует. Топливо много времени окислялось (впуск – сжатие) и смесь готова сдетонировать, если сжатие, будет достаточно сильным. 
Чтобы не допустить детонации, нельзя повышать давление в конце сжатия, то есть, нельзя делать высокую степень сжатия.
Но, для повышения КПД  и снижения расхода топлива, надо повышать степень сжатия.
Если двигатель прошел испытания и выпущен в производство, то в нем правильно подобрана степень сжатия и  оптимизирован температурный режим. При правильном выборе топлива (соответствующее октановое число) детонации не должно быть.
Тем не менее, в реальной эксплуатации детонация появляется.
Двигатель всегда сделан на грани детонации, степень сжатия предельная, для того, чтобы получить наилучшие мощностные и экономические показатели. Стоит немного войти в условия детонации и она не замедлит проявиться.  
При нажатии на педаль слышен металлический цокот. В старину говорили «Стучат пальцы» или » Стучат клапана» — все это глупости, это именно детонация.
Зажигание случайно, или из — за неправильной регулировки,  стало раньше, чем должно быть. Давление начнет расти до прихода поршня в верхнюю мертвую точку, окажется выше, чем допустимо и смесь сдетонирует. Детонация — очевидный признак слишком раннего зажигания.
Поверните датчик распределитель в  сторону минуса и все наладится.
Не переусердствуйте. Если вместо раннего зажигания, Вы поставите слишком позднее, то мощность упадет, расход топлива увеличится и двигатель начнет перегреваться.
Признаки детонации  можно услышать при перегреве двигателя.
Детонация на холостом ходу и при слабо нажатой педали невозможна, но по мере открытия дроссельной заслонки, смеси сжимается  больше, давление повышается, детонация может появится.
На высоких оборотах детонации не бывает. Времени на подготовку топлива слишком мало. и, даже, высоке давление в цилиндрах и повышение температуры на максимальной скорости не вызывает детонации.
Наиболее тяжелые условия для двигателя по детонации  — это движение автомобиля в крутую гору, или начало разгона.
Педаль сильно нажата, обороты низкие. теплоотвод неэффективный.
Все на пределе – давление высокое, температура высокая и есть время на подготовку топлива.
По мере разгона, обороты растут и детонация пропадает.
Современная система ЭСУД, (Электронная система управления двигателем) позволяет не допускать детонацию ни на каких режимах. На двигателе установлен датчик детонации. Он реагирует на острые вибрации. Как только появился первый пик, датчик посылает сигнал в ЭБУ  (Электронный блок управления),  мгновенно делается более позднее зажигание и детонация пропадает. Идеально такая система работать не может, но реально, обычный водитель, признаки детонации перестает замечать. 

В дизеле детонация невозможна, это позволяет сделать очень высокую степень сжатия и получить высокий КПД и меньший расход топлива.

Для того чтобы не произошло детонации, надо отказаться от приготовления смеси заранее.
В дизельном двигателе смесь образуется только вначале рабочего хода, топливо впрыскивается и сразу сгорает, нет времени для подготовки смеси к детонации и, поэтому, в дизеле детонация невозможна. Именно это позволяет повысить степень сжатия, что является главным преимуществом дизеля.

Detonation (также известный как Knock) — Разрушитель двигателей, снов и банковских счетов

Что такое детонация?

Детонация — это когда топливно-воздушная смесь сгорает с чрезвычайно высокой скоростью из-за условий в камере сгорания, что приводит к резкому повышению давления и температуры в цилиндре. Детонация может варьироваться по интенсивности от легкой, средней до сильной в зависимости от нескольких факторов.

Вот более техническое определение : Детонация происходит после источника воспламенения, либо до зажигания, либо от свечи зажигания, создает первичный фронт пламени, акустическая ударная волна и температурный градиент вызывают самовоспламенение в отходящем газе (оставшемся несгоревшая смесь). Это самовоспламенение возбуждает ударную волну, что приводит к экспоненциальному увеличению скорости горения. Скорость первичного горения и распространения детонации зависит от однородности смеси и чувствительности топлива.

Терминология, используемая в этой статье

Flame Front — Это край горящей смеси. Свеча зажигания загорается, и пламя излучается наружу к стенкам цилиндра. Передний край — фронт пламени.

Потребляемая смесь — Это отработанная, израсходованная, сгоревшая смесь воздух: топливо.

Горячая точка — это область смеси, которая является более летучей и ближе всего к самовоспламенению. Это может быть из-за нагретой части поршня или клапана, или из-за меньшего октанового числа из-за качества топлива или паров масла, или, возможно, даже из-за того и другого.

Однородность — В идеальном мире молекулы топлива и воздуха будут равномерно распределены в красивой симметричной схеме по всей камере сгорания и поддерживаться при одном и том же давлении и температуре. Это будет однородная смесь. Мера того, насколько смесь близка к этой идеальной ситуации, называется однородностью.

TDC / BDC — Верхняя мертвая точка и нижняя мертвая точка. Оба они связаны с положением поршня в цилиндре.См. Изображение ниже для большей ясности.

TDC против BDC

Как происходит детонация?

Ход сжатия

Начало цикла детонации начинается с события зажигания, не связанного с детонацией. Свеча зажигания создает искру в тот момент, когда ЭБУ подает сигнал или механический распределитель вызывает зажигание.Этот момент возникает в рассчитанной или механически установленной точке, когда поршень все еще сжимает топливно-воздушную смесь (при движении вверх).

Горение

Свеча зажигания загорится в диапазоне от 40 ° до 5 ° до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки, ВМТ. Поскольку это происходит еще до того, как поршень достигает вершины своего хода сжатия, это более конкретно известно как ВМТ (перед ВМТ).

Искровое ядро ​​воспламеняет топливно-воздушную смесь и, таким образом, начинает процесс горения.Возгорание создает фронт пламени, который с номинальной скоростью распространяется наружу. Это идеально сжигает всю смесь и создает быстрое, но контролируемое повышение давления в камере, когда поршень находится на рабочем ходе вниз. Это происходит между моментом зажигания и примерно 30 ° ВМТ (после ВМТ). В идеале вы хотите, чтобы пиковое давление в цилиндре происходило между 14–18 ° ВМТ, чтобы максимизировать механическое усилие положения штока и кривошипа.

Ход выхлопа (основа для детонации)

Прежде чем поршень достигнет нижней точки своего хода, нижней мертвой точки (НМТ), выпускные клапаны начнут открываться.Остаточное давление в камере высокое, что создает сильную продувку выхлопных газов, когда клапаны достигают значительного подъема (0,050 ″ или 2 мм). Это позволяет камере декомпрессии до такта выхлопа вверх, что снижает насосные потери. Позволяя выхлопному газу выходить в течение более длительного периода времени, выпускное отверстие также может быть меньше в поперечном сечении, улучшая характеристики двигателя при более низких моментах открытия дроссельной заслонки / меньшем потоке.

Когда поршень начинает движение вверх, объединенное остаточное давление и давление, создаваемое уменьшающимся объемом цилиндра, работают, чтобы удалить большую часть выхлопных газов.Оставшиеся выхлопные газы разбавляют входящую смесь. Это может быть хорошо или плохо, в зависимости от вашей цели. Плохо для мощности, но хорошо для экономии топлива и выбросов, поскольку он вытесняет поступающее топливо, действует как фактическое сокращение рабочего объема и снижает выбросы NOx за счет снижения температуры сгорания; отсюда и цель современных систем EGR. Не заходя слишком далеко, кулачки большего размера создают «перекрытие клапанов», которое позволяет впускному импульсу продувать камеру через выпускное отверстие. Это достигается путем срабатывания впускных клапанов до закрытия выпускных клапанов.Как вы понимаете, важны время и положение клапана.

В этот момент в камере сгорания образовались нагретые области днища поршня, клапана или камеры, которые будут способствовать детонации в следующих циклах. Их также называют «горячими точками».

Ударная волна Flame Front

Ход впуска

Немного раньше, чем поршень достигает ВМТ, впускные клапаны начинают открываться.Поступающая воздушно-топливная смесь вдувается в камеру, поскольку поршень создает разрежение на такте впуска вниз.

2-й ход сжатия

Как только поршень достигает BDC, он начинает возвращаться; ход сжатия нарисованной смеси. Горячие точки в камере начали нагревать поступающую топливно-воздушную смесь.

Во время такта сжатия поршень движется вверх, пока цилиндр все еще заполняется. Впускные клапаны начнут закрываться на несколько градусов ниже НМТ, чтобы обеспечить полное наполнение цилиндра.По мере того как объем цилиндра начинает уменьшаться, воздух: топливная смесь сжимается. Это сжатие заставляет молекулы труться друг о друга, в результате чего выделяется тепло. Тепло и давление продолжают расти, когда поршень сжимает смесь. Это подталкивает смесь все ближе и ближе к точке самовоспламенения.

Это вызывает очень высокую скорость горения, что приводит к еще большему увеличению давления и температуры в цилиндре, что, в свою очередь, вызывает еще более высокую скорость горения. Скорость горения уходит все дальше и дальше от контролируемой и начинает попадать в категорию взрыва; отсюда «детонация».”

Чтобы продолжить бойню, фронты пламени врезаются друг в друга и вызывают резкое мгновенное повышение давления в цилиндре. Затем эта ударная волна проходит через поршень, штифт, шатун и пытается протолкнуть шатун в опорную поверхность. Единственное, что предотвращает отказ двигателя — это около 0,002 дюйма масляной пленки на шатунном подшипнике. Даже если это гасит удар, сила передается на коленчатый вал, что создает резкую скручивающую и сжимающую нагрузку. Это продолжается, поскольку волны непрерывно подпрыгивают вокруг цилиндра.

Эта сила передается через весь двигатель, а генерируемая гармоника — это то, что вы слышите как стук или звон. Генерируемая частота является результатом расточки двигателя и многих других мер, но обычно находится в диапазоне 6400 Гц. По механизму он похож на звук, издаваемый алюминиевой бейсбольной битой при контакте. Это также то, что активно отслеживает датчик детонации, чтобы определить, что двигатель стучит.

Когда датчик детонации, пьезоэлектрический датчик, улавливает гармонику (т.е.е. 6400 Гц) он сигнализирует ЭБУ о необходимости принять меры. Это действие почти всегда предназначено для уменьшения угла опережения зажигания. Уменьшение времени несколько охлаждает горение и дает меньше времени для возникновения детонации. Если датчик детонации продолжает определять детонацию, он будет продолжать сокращать время еще больше и с большей скоростью. Это связано с тем, что детонация должна быть чрезмерно скорректирована из-за добавленного тепла, вызывающего дальнейшие и более значительные события детонации, даже предварительное воспламенение. Для подавления сильной детонации может потребоваться корректировка угла опережения зажигания на 3–7 °.

Помимо умеренного и сильного удара, вы попадаете в так называемый супертонк. Когда у вас супердетонация, сомнительно, имеет ли вообще значение сокращение времени. Как правило, вам удалось снизить компрессию за счет вентиляции поршня, или ваш шатун хочет выйти из картера.

Различные уровни детонации в зависимости от давления

Что вызывает детонацию?

Существует несколько причин взрыва, и каждую из них можно устранить несколькими способами.Давайте разберем отдельные источники детонации. Важно отметить, что каждая из них может быть дополнительной или частью причины. Для этого нет жесткого правила.

Момент зажигания (опережение)

Очень частая причина детонации — слишком большое опережение зажигания. Это приводит к увеличению времени горения в критические моменты, когда плотность заряда максимальна, а скорость горения максимальна. Агрессивное опережение времени увеличивает давление и нагрев во время сжатия смеси.Это может вызвать детонацию оставшейся смеси.

Высокая нагрузка / низкие обороты («тащить двигатель»)

Это что-то вроде тихого убийцы. Большинство людей связывают низкие обороты с легкостью в обращении с двигателем, и в большинстве случаев они правы, но низкие обороты также означают более длительные промежутки времени для возникновения детонации. Чем быстрее движется поршень, тем быстрее вы избавляетесь от высокого момента сжатия и тем меньше времени смесь подвергается нагреву от горячих источников в двигателе.При настройке это основная причина, по которой вам нужно медленно добавлять опережение обратного зажигания по мере увеличения оборотов двигателя.

Добавление высокой нагрузки (или высокого давления наддува / WOT) значительно увеличивает вероятность и силу детонации. Вот почему почти все производители оригинального оборудования рекомендуют избегать резкого ускорения в нижней половине диапазона оборотов.

Высокая степень динамического сжатия

Большинство людей выражают степени сжатия, используя степень статического сжатия, создаваемую уменьшением общего объема цилиндра (объем напора + объем высоты деки + рабочий объем) от НМТ до ВМТ.Однако степень динамического сжатия более сложна, но она лучше отражает фактическую степень сжатия.
Динамическая степень сжатия использует длину штока, ход и угол штока, известные как отношение штока к ходу, или для краткости отношение штока, чтобы определить физическое положение поршня при закрытии впускного клапана. С этого начинается реальное измерение степени сжатия.
В качестве примера, стандартный двигатель со степенью статического сжатия 10,5: 1 может иметь степень динамического сжатия 8.0: 1, но добавление распредвала большей продолжительности может снизить эту степень динамического сжатия примерно до 7,7: 1. Вот почему большие распредвалы требуют более высоких степеней статического сжатия, чтобы компенсировать первоначальные потери.
Все, что влияет на синхронизацию впускных клапанов, также изменяет динамическую степень сжатия. Это включает в себя профили вторичных кулачков, подобные тем, которые используются в VTEC Honda, а также технологии фазирования кулачков, такие как BMW VANOS и Subaru AVCS. Важно отрегулировать угол опережения зажигания, чтобы обеспечить опережение или синхронизацию впускного клапана.Вот правило фазирования кулачка:
Впускной кулачок — Это закроет впускной клапан раньше на такте сжатия. Перемещение впускного кулачка увеличивает степень динамического сжатия. Это означает, что вам нужно немного уменьшить угол опережения зажигания.
Задержка впускного кулачка — Это закроет впускной клапан позже на такте сжатия. Задержка впускного распредвала снижает динамическую степень сжатия. Значит, нужно немного увеличить угол опережения зажигания.

Диапазон опережения впуска 30 ° на двигателе 08+ Subaru EJ257 увеличивает динамическую степень сжатия 1,33: 1 при полном опережении.

Следует иметь в виду, что степень сжатия не увеличивает линейно давление и температуру. Как показано на приведенном ниже графике, скорость повышения как давления, так и температуры увеличивается по мере увеличения степени динамического сжатия.

Адиабатический нагрев и повышение давления в зависимости от степени сжатия

Толстые головные уборы / уменьшенная закалка

При значительно более толстой прокладке головки открывается пространство между днищем поршня и подушками камеры сгорания, известное как зона закалки. Зона закалки является совместной областью конструкции камеры головки цилиндров и днища поршня.Он полагается на прикрепленный пограничный слой молекул на обеих поверхностях, чтобы вытеснить практически весь воздух: топливную смесь внутрь. Это уменьшает объем камеры, что увеличивает тепловой КПД. Эффект гашения также снижает вероятность детонации за счет создания большого количества турбулентного потока в смеси, уменьшения доступных площадей для горячих точек и уменьшения расстояния, которое необходимо преодолеть фронту пламени (что требует меньшего опережения по времени).

Типичный интервал закалки составляет около 0.040 ″ или 1 мм.

Высокая температура охлаждающей жидкости и головки цилиндров

В большинстве двигателей охлаждающая жидкость сначала проходит через блок, а затем в головки цилиндров. Это снижает доступную теплоемкость и охлаждающую способность жидкости в камере сгорания и выпускных отверстиях. Что, в свою очередь, повышает температуру камеры сгорания, что приводит к большему нагреву смеси и снижению порога детонации.

В условиях продолжительной и высокой нагрузки охлаждающая жидкость может закипать в головке (ах) цилиндров.Хотя небольшое количество пузырькового кипения полезно для охлаждения, существует точка, в которой создается пароизоляция, которая значительно снижает охлаждающую способность охлаждающей жидкости. Это создаст локальную горячую точку и, несомненно, вызовет детонацию и / или преждевременное возгорание.

Модификации и настройки

Само собой разумеется, что плохая настройка создаст проблемы для вас и двигателя. Вот почему вы всегда должны выбирать тюнера, обладающего обширными знаниями и опытом.Хотя каждый двигатель работает в рамках закона физики, полезно иметь конкретные знания о параметрах ECU, о том, как ECU обрабатывает эти параметры и реагирует на них, о расположении ключевых датчиков и обо всех мелких причудах и проблемах, связанных с транспортным средством. настроен.

Что касается модификаций, то практически любая модификация, которая влияет на объемный КПД (VE) или измерение входящего воздушного потока, будет иметь шанс увеличения детонации. Точно так же модификации корпуса, которые уменьшают охлаждающий поток через теплообменники, такие как ограждение гриля, могут повышать температуру воздуха и увеличивать вероятность детонации.Вот список распространенных модов, требующих или требующих перенастройки.

Модификации, требующие настройки

Топливные форсунки
Датчики MAF / MAP
Распредвалы (агрессивные)
Изменения давления наддува (2+ фунт / кв. Дюйм) *
Более крупные установки для мокрой закиси азота (например, 250 впрысков)

Модификации, которые необходимо настроить

Впускные трубы на автомобилях, оборудованных MAF
Выпускные коллекторы, водосточные трубы
Впускные коллекторы
Распределительные валы (умеренные)
Изменения давления наддува (1-2 фунта / кв. Дюйм) *
Установки для влажной закиси азота (например.г. 50 выстрелов)

Модификации, которые в целом нормальные

Выхлопная система с обратной связью
Модернизация интеркулера
Топливный насос
Впускные отверстия на автомобилях с MAP
Регулятор давления топлива (до тех пор, пока давление базового топлива не снижается)
Впрыск воды / метанола (или только впрыск воды)

• — Это немного зависит от машины. Некоторые заводские мелодии лучше других подходят для правильной настройки, в то время как у других будут серьезные проблемы. В любом случае, вы захотите перенастроить автомобиль, он будет работать намного лучше и будет иметь большую мощность.

Зона закалки

Низкое октановое число или октановое разведение

Октановое число является мерой порога детонации топлива относительно двух видов топлива: н-гептана и изооктана. Существует два основных метода определения октанового числа: MON и RON. Топливо с более высоким октановым числом будет аналогично топливной смеси, содержащей большее количество изооктана; отсюда и название.

В чем разница между октановым числом RON, MON и AKI?

Октановое число двигателя (MON) — это метод проверки топлива, при котором используются более высокие обороты, предварительно нагретая смесь воздух: топливо и различные моменты зажигания. Это число всегда будет меньше, чем цифры RON. Показатель MON топлива не всегда зависит от RON. Три различных топлива с рейтингом RON могут привести к рейтингу MON от 88 до 92.
Октановое число по исследовательскому методу (RON) — широко распространенный метод проверки топлива с использованием стандартизированного двигателя с переменной степенью сжатия.Результаты сравниваются с контрольным топливом (н-гептан / изооктан) для определения их RON.
Anti-Knock Index (AKI) — это среднее значение двух методов тестирования, которые в основном используются для оценки топлива в США. Насосный газ США основан на антидетонационном индексе (AKI).
Октановое число США по японскому или европейскому октану (RON)

Таким образом, топливо премиум-класса с октановым числом 93 США аналогично топливу премиум-класса с октановым числом 97 в Японии или Европе.Топливо с октановым числом 87 в США аналогично базовому топливу с октановым числом 91 в других странах.
Октановое число обычных видов топлива
Топливо — AKI (RON)
US Prem. Насос для газа — 93 (97)
US E85 — 96 (106)
Этанол — 99 (108)
Метанол — 99 (108)
Толуол — 114 (121)
VP MS109 Race Gas — 105 (109)
VP X16 Race Газ — 116 (118)
Дизель — 15-20 (Н / Д)

MON vs.RON в сравнении с октановым индексом

О чем вам не говорит октан… Реакционная способность топлива и разное сопротивление самовоспламенению

Топливо с октановым числом 93 от Shell будет иметь несколько иной порог детонации по сравнению с тем же топливом с октановым числом от другого поставщика. Даже разные составы, такие как зимний и летний газ, могут вызвать сдвиги порога детонации. Это связано с различиями в топливных присадках и количествах этих присадок для разных видов топлива.

Более того, бензин с октановым числом 104 будет иметь другой порог детонации по сравнению с топливом на основе этанола с октановым числом 104 или топливом на основе толуола с октановым числом 104, даже если вы скорректировали разницу в охлаждении заряда.

Разница в реакционной способности топлива и его способности противостоять самовоспламенению при различных температурах и давлениях. Бензин с октановым числом 93 может иметь более высокое сопротивление детонации в двигателе, который имеет более высокую температуру заряда, но более низкую степень сжатия, чем в противном случае.Связь не всегда линейна, особенно при различной однородности и других множествах переменных.

Это особенно верно для метода тестирования MON, который предлагает очень небольшую корреляцию с реальными характеристиками детонации при вторичных полномасштабных испытаниях.

Очевидно, мы не можем ожидать, что Джо или Джейн поймут сложности, связанные с насосом, а октан — довольно точная мера, поэтому мы придерживаемся этого. Хотя некоторые из них предложили более подходящую альтернативу без рыночной поддержки.

Разбавление с октановым числом и плохой газ

Октановое разбавление может происходить из различных источников. Однако основными источниками снижения октанового числа являются бензонасос и картер двигателя.

Плохой газ в насосе

Топливо на АЗС хранится в подземном резервуаре. Эти резервуары обычно изолированы от элементов крышками, но эти крышки могут быть повреждены, изношены или неправильно закрыты, что позволяет воде и стокам попадать в резервуар.

Сродство спирта к воде заставляет его отделяться от бензина, что снижает общее октановое число топлива.Вода также может взаимодействовать с бензином и вызывать дальнейшие осложнения. Результат — более низкая, чем ожидалось, производительность и высокая степень детонации (детонации).

Другая причина «плохого газа» связана с ошибками или обманом в цепочке поставок. Нефтеперерабатывающие заводы допускают ошибки, которые могут привести к загрязнению целых партий топлива. Оптовые торговцы и поставщики топлива могут совершать ошибки при заправке баков, непреднамеренно заливая топливо с более низким октановым числом в бак с более высоким октановым числом. Владельцы магазинов также могут прибегать к тактике обмана, например, разбавлять высокооктановое топливо низкооктановым топливом для увеличения прибыли от продаж насосов.К счастью, такие случаи довольно редки.

Пары картерного масла, также известные как «Прорыв» из системы PCV

Проблема, которая особенно неприятна для двигателей с высокой частотой вращения и высоким наддувом, — это аэрированный масляный пар, возвращающийся через впускной канал через систему принудительной вентиляции картера, PCV. Масло имеет значительно более низкую температуру самовоспламенения и быстро воспламеняется, вызывая детонацию в достаточных объемах.

Масло поступает в результате стравливания газа рабочего хода высокого давления мимо компрессионных колец (кольца №1 — 2) и вниз в картер.Коленчатый вал вращается с высокой скоростью, что создает очень турбулентную среду из воздуха и мелких капель масла, известную как «ветер». Эти капли покрывают стенки цилиндра и помогают охлаждать двигатель и смазывать поршни, но они также выдуваются через PCV.

В современных автомобилях PCV направляется обратно во впускную трубу, где картерные пары потребляются двигателем. Обычно это не проблема, но в достаточном количестве может быть. Вот почему воздушно-масляные сепараторы устанавливаются на высокопроизводительных двигателях, которые особенно подвержены этим проблемам.

Топливные смеси

Важно знать, что богатые / обедненные смеси относительны. У каждого двигателя будет идеальное соотношение воздух: топливная смесь, при котором давление и температура в цилиндрах достигают максимальных значений. Обычно это около 11,8–13,2: 1 AFR, но предположим, что 12,5: 1 идеально подходит для этого примера. Пиковая мощность двигателя составляла 12,5: 1 при условии, что топливо не взорвалось. Однако в реальной жизни нам приходится добавлять топливо, чтобы снизить скорость горения и несколько снизить температуру в камере, в результате чего получаем 12.Соотношение 0: 1, чтобы избежать умеренной детонации.

Октановые характеристики при различных давлениях и температурах

Постное детонирование

Бедная детонация возникает из-за отсутствия топлива, которое обычно снижает скорость горения. Смесь горит быстро, и при повышении давления оставшаяся смесь взрывается.Чрезвычайно бедные смеси будут просто давать пропуски зажигания, а не взорваться.

Конструкция камеры сгорания и материал головки

На протяжении десятилетий камеры сгорания эволюционировали от больших, медленно горящих конструкций, таких как широко популярная камера «HEMI», до меньших, быстрее горящих конструкций с односкатной крышей. Это значительно улучшило сопротивление детонации и позволило добиться более высоких степеней сжатия в современных двигателях наряду с улучшенной экономией топлива.

Камера медленного горения требует значительного опережения времени.Там, где современный двигатель может использовать 20-25 ° ВМТ, более старая камера может использовать 40-45 ° ВМТ. Это дает значительно больше времени для возникновения детонации.

Еще одно соображение для старых легковых и грузовых автомобилей — железные головки цилиндров. Ковкий чугун невероятно эластичен, особенно при нагревании, но он также не проводит тепло так быстро, как алюминий. Результатом является меньшее охлаждение камеры сгорания и большая вероятность возникновения детонации при высокой продолжительной нагрузке или опережении искры.Двигатели с железной головкой обычно работают на градус или два меньше времени.

Перегрев свечи зажигания в диапазоне нагрева

Свечи зажигания

оцениваются по их способности рассеивать / сопротивляться нагреву в процессе сгорания. Этот рейтинг известен как «тепловой диапазон».

Задержка самовоспламенения топлива (по сравнению с P / T)

Свечи Colder Heat Range обладают большей изоляцией и отводят больше тепла в крышу камеры сгорания.Они всегда уменьшают детонацию, но слишком холодная свеча может вызвать другие проблемы, такие как пропуски зажигания, снижение производительности и засорение.
Hotter Heat Range Свечи имеют меньшую изоляцию и отводят меньше тепла в крышу камеры сгорания. Они увеличивают вероятность детонации, но для поддержания нормального цикла сгорания необходима достаточно горячая свеча.

У каждого производителя свечей есть своя шкала диапазона нагрева.NGK, например, предлагает вилку BKR5E с диапазоном нагрева 5. Разъем NGK BKR6E на одну ступень холоднее с диапазоном нагрева 6. BKR5E входит в стандартную комплектацию атмосферного двигателя Nissan SR20DE мощностью 140 л.с., но BKR6E является стандартом. заглушка для турбированного двигателя Nissan SR20DET мощностью 205 л.с.

Высокая температура всасываемого воздуха

Чем выше температура, тем выше вероятность детонации.В двигателях без наддува основным источником горячего воздуха является моторный отсек. Наличие открытого воздухозаборника под капотом обеспечивает подачу нагретого воздуха в двигатель. Даже с базовой воздушной коробкой или перегородкой AIT будет подниматься.
Для двигателей с наддувом и с турбонаддувом вопрос гораздо динамичнее. Температура воздуха, поступающего в воздушный фильтр, может быть 100 ° F в весенний день, но после сжатия эта температура может превышать 400 ° F при высоком давлении наддува. К счастью, промежуточное охлаждение гораздо более популярно и распространено.Интеркулер может отводить большую часть этого тепла и понижать температуру воздуха примерно до 120–130 ° F, но в конечном итоге он начнет нагреваться и терять эффективность.
Известный как «впитывание тепла», количество тепловой энергии, закачиваемой в промежуточный охладитель, больше, чем количество, которое она может передать воздуху или воде, проходящей через его внутреннюю часть. В конце концов температура наддува повысится. Вы могли увидеть, как 130 ° F довольно быстро превратились в 230 ° F с некоторыми стандартными интеркулерами. Это когда более вероятно возникновение детонации.

Как предотвратить детонацию

Избегайте чрезмерного опережения зажигания

Один из самых простых способов избежать детонации — уменьшить угол опережения зажигания. Это то, что делает ЭБУ, когда датчик детонации обнаруживает детонацию.

Понижение передачи или включение диапазона мощности

Если вы управляете автомобилем с предельным числом оборотов 7000 об / мин, не ставьте его на пол ниже 3200 об / мин. Понизьте передачу и используйте диапазон мощности. Таскание двигателя на низких оборотах не спасет ваш двигатель.

Настройка динамического сжатия

Если вы можете настроить фазировку кулачка двигателя, тогда вам нужно будет либо уменьшить время, обогатить смесь, либо закрыть впускной клапан немного позже. Если вы не можете этого сделать, просто будьте осторожны с тем, сколько газа вы дадите, пока фазировка впускного кулачка продвинута. Обычно это не должно быть проблемой, если вы что-то не изменили, и в этот момент вы действительно должны получить мелодию.

Не забывайте о детонации с помощью сборки двигателя

Вот 10 советов по созданию двигателя:

1. Зоны закалки существуют не просто так.Удвоение толщины прокладки головки блока цилиндров — костыль.
2. Удалите заусенцы с всего, что находится в камере. Седла, поршни, предохранители, клапаны и т. Д.
3. Характеристики кулачка влияют на динамическое сжатие. Заказывайте поршни соответственно.
4. Фазировка кулачка важна. Заказывайте распредвалы соответственно.
5. Помните о высокой температуре и тепловой нагрузке. Классный металл — это счастливый металл, особенно алюминий.
6. Снижение потерь на трение. Трение — это тепло и износ; это еще и потеря мощности.
7. Выберите красивую герметичную камеру сгорания, если представится возможность.
8. Улучшить охлаждение масла и охлаждающей жидкости. Используйте масло самого высокого качества, которое вы можете себе позволить.
9. Поддерживайте рабочее колесо компрессора в эффективном диапазоне соотношения скорость / давление.
10. Используйте более холодный диапазон нагрева свечи зажигания с более мощными двигателями.

ПАО в сравнении с эфирным базовым маслом

Помните о тепловых нагрузках

Subaru ST имеют относительно высокую частоту отказов поршней, отчасти из-за сложности и конструкции силового агрегата, а также манеры вождения их владельцев.Вот анализ определенных условий движения, которые представляют собой идеальную основу для взрыва.

Зависание в пробке + внезапное ускорение

Вы застряли в пробке в течение 30 минут, но внезапно вы достигаете съезда и едете на него. Вы бросаете молот на 2-й передаче, и EJ257 начинает работать. Проблема в том, что … воздух на 180 ° F, который глотает ваш турбонагнетатель, выходит из турбонагнетателя при температуре более 400 ° F. Этот горячий воздух подается в пропитанный теплом верхний промежуточный охладитель (TMIC), который не успел. остыть после приготовления под вытяжкой.В результате в ваш двигатель подается воздух с температурой 350 ° F при давлении наддува 15 фунтов на квадратный дюйм. Добавьте к этому дополнительную компрессию от фазировки кулачка AVCS, и вы увидите, насколько легко разрушить эти хрупкие заэвтектические поршни.

Беги на высокой скорости

Вы проводите прохладную ночь и сталкиваетесь с Мустангом, который хочет от вас частичку. Вы стартуете на 2-й передаче, и гонка начинается. Проходит третья передача, затем четвертая передача, шея и шея, и вы переходите на пятую передачу. После нагрева от быстрого спринта до 2–4-й передач постоянная нагрузка на 5-й передаче будет добавлять в систему все больше и больше тепла.В этот момент в игру вступает мелодия.

Время зажигания должно уменьшаться, чем дольше автомобиль остается в режиме наддува, чтобы приспособиться к повышению температуры из-за впитывания тепла промежуточным охладителем и повышения температуры камеры сгорания. Многие производители оригинального оборудования включают это в свои параметры алгоритмической настройки, как и Subaru. По мере повышения температуры охлаждающей жидкости ЭБУ начинает сокращать время. К сожалению, в системе Subaru не используется датчик температуры промежуточного охладителя, и в большинстве случаев начинается небольшая детонация.Если вы останетесь в дроссельной заслонке, автомобиль будет заметно пропитываться теплом и чувствовать себя плоским. В идеале топливная смесь должна быть обогащена, чтобы еще больше уменьшить нагрев камеры. Тюнеры послепродажного обслуживания могут даже настроить отдельные цилиндры и отрегулировать время / заправку в зависимости от передачи. Для 5-й и 6-й передач характерно уменьшение общего угла опережения зажигания.

На модифицированных автомобилях, в зависимости от модификаций, в автомобиле может быстро развиться сильный стук, что приведет к поломке кольца. Некоторые модификации, такие как радиаторы, интеркулеры, маслоохладители и т. Д.поможет предотвратить детонацию в этом случае.

Короче говоря, помните, с каким количеством тепла вы хотите, чтобы двигатель работал. После того, как вы сильно побежали, неплохо было бы немного покататься на скорости, чтобы позволить накопившемуся теплу уйти через теплообменники. Интеркулер может отводить тепло очень быстро, за считанные секунды на скоростях шоссе, но маслу и охлаждающей жидкости может потребоваться несколько минут, чтобы успокоиться.

Запустите эффективный воздух: маслоотделитель (установка сапуна / PCV)

Не выпускайте сапуны на открытый воздух.Вы хотите поддерживать вакуум в картере и головках, поскольку это улучшает кольцевое уплотнение, мощность и эффективность. Отводить масляные пары под капот — тоже просто плохая идея. Вместо этого подключите эффективный воздух: канистра маслоотделителя, чтобы удалить пары масла из дыхательных газов и направить очищенный воздух обратно во впускной тракт.

Существуют и другие методы создания вакуума в картере, такие как переход в многоступенчатый сухой картер, вакуумные насосы или подключение системы PCV к подаче под небольшим углом в выхлопе и использование эффекта Бернулли для создания вакуума.Они предназначены для определенных приложений и должны устанавливаться опытными сборщиками.

Масло на основе эфира группы V — Motul 300V

Синтетические масла PAO, входящие в группу IV, имеют температуру самовоспламенения примерно на 10% выше, чем обычные масла. Базовые масла Группы V на основе сложных эфиров имеют более высокие температуры самовоспламенения по сравнению с синтетическими маслами, что обеспечивает немного большую безопасность против детонации и преждевременного воспламенения, вызванных масляными парами.

Диапазон нагрева свечей зажигания

В ходе испытаний при поддержке правительства США для эфирных масел V группы разрешено дополнительно 1.5 опережения по времени до возникновения детонации по сравнению с 3 другими маслами группы IV ПАО.

Высокоэффективные масла также помогают снизить трение и охладить ключевые компоненты двигателя. В случае взрыва абсолютно необходимо, чтобы моторное масло было способным сделать все возможное для поглощения удара. Это предполагает надлежащий поток и стабильный профиль для поддержания давления во всех диапазонах температур, особенно в повышенных.Масляная пленка — это все, что стоит между детонацией и отказом подшипника.
Вы можете получить Motul 300V здесь по справедливой цене

Выберите проверенный и опытный тюнер

Советы по выбору тюнера для вашего автомобиля
Задайте себе, сообществу или тюнеру следующие вопросы:
Q: Есть ли у них проверенная история надежной настройки?
A: Долгая история вашей марки / модели.
Q: Знакомы ли они с вашим приложением? (я.е. Turbo LSX, Turbo 3-Rotor и т. Д.)
A: Работает с широким спектром настроек, включая ваш конкретный двигатель и уровень мощности / топлива.
Q: Как они обрабатывают перенастройки, если есть проблема или простое изменение?
A: Быстро, лично или по электронной почте по разумной цене (или бесплатно).
Q: Как они справляются с отказом двигателя? (т.е. уважительный, тщательный, проактивный?)
A: Хороший тюнер поможет найти причину неисправности и устранить ее быстро и справедливо.
Q: Как давно настраивают подобные приложения?
A: Технологии меняются быстро, как и приложения, поэтому идеально подойдет несколько лет или дольше.
Q: Где они будут настраивать вашу машину и какое оборудование они будут использовать?
A: Turbo Транспортные средства абсолютно необходимо настраивать с помощью динометра с вихревым тормозом, такого как Mustang MD-600 или MD-500-AWD, если у вас есть выбор. Это связано с тем, что тюнер может создавать условия высокой нагрузки и отражать типичные дорожные условия, с которыми вы можете столкнуться.Создание большой нагрузки с помощью вихревого тормоза приведет к более раннему раскрутке катушки и увеличению времени ускорения передачи. Это позволяет тюнеру создавать более безопасную мелодию, которая с меньшей вероятностью взорвется.
Типичный динамометрический стенд с инерционным барабаном, такой как большинство динометров Dynojet, подходит для двигателей с наддувом весом менее 3000 фунтов и двигателей с турбонаддувом, наддувом и закиси азота менее 2500 фунтов. Хотя тюнер может создать дополнительную нагрузку, выбрав более высокую передачу, идеально использовать динамометрический стенд с вихревым тормозом. Тюнеры также должны использовать правильно откалиброванный и свежий широкополосный датчик O2 и обеспечить достаточное количество охлаждающих вентиляторов, чтобы поддерживать низкие температуры охлаждающей жидкости, масла и заряда.
Q: Могут ли они справиться с вашей конкретной настройкой?
A: Настроить двигатель на большую мощность для 9-секундного пробега на 1/4 мили намного проще, чем настроить тот же двигатель для работы на 30-минутном дорожном мероприятии. Точно так же настройка двигателя для выработки 800 л.с. из 2,5-литрового Flat-4 с турбонаддувом существенно отличается от того же двигателя с простыми креплениями. Ищите тюнер с большим опытом, который не будет учиться на вашей свежей сборке.

Эксплуатация промежуточных охладителей и теплообменников соответствующего размера

Радиаторы, маслоохладители и промежуточные охладители абсолютно необходимы для поддержания вашего двигателя в хорошем состоянии.Просто потому, что ваши температуры охлаждающей жидкости или заряда подходят для передвижения по городу или использования одной или двух передач, не означает, что они адекватны! В идеале вы должны иметь возможность гонять на машине в течение нескольких минут и видеть очень приемлемую температуру.
Также крайне важно, чтобы вы давали своим теплообменникам хороший, чистый и хорошо направленный поток воздуха.

E85 впечатляет по мощности и предотвращению ударов

Серьезно, это так хорошо. Единственная жалоба на это — низкий диапазон и типичные проблемы с алкоголем.Вам действительно следует изучить его на предмет любых применений с принудительной индукцией или двигателя с большим диаметром отверстия, недоступного. Он охлаждает входной заряд и очень терпим к выбору времени.

Заключение

Существует множество причин, вызывающих детонацию, и каждая имеет свое конкретное решение, но модальный тон, стоящий за смягчением детонации, заключается просто в уменьшении общего количества тепла, вводимого в цикл двигателя, и замедлении скорости сгорания. Хотя это в конечном итоге ограничивает удельную мощность двигателя и экономию топлива, это значительно увеличивает срок службы двигателя.Однако есть много вещей, которые можно сделать для повышения порога детонации, если тщательно спроектировать и реализовать системы двигателей.

Спасибо за чтение!

Это моя первая статья о CarThrottle. Если вам понравился этот фильм и вы хотите увидеть больше, подписывайтесь на меня. Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, ответьте, пожалуйста, ниже, и я постараюсь ответить на них.
Так как я новичок, расскажу немного о себе. Я прожил в Остине, штат Техас, почти всю свою жизнь и получаю удовольствие от всего, что связано с колесами и мотором.У меня было довольно много автомобилей, от 07-дюймового Porsche GT3RS до 89-дюймового грузовика Nissan (моя первая машина). В настоящее время я ежедневно езжу на очень невзрачном 99-дюймовом хэтчбеке Honda Civic CX, а также владею 11-дюймовым хэтчбеком Subaru STi с выдувным двигателем (Ringlands) и 95-дюймовым BMW M3. Мотор в Subaru вернется вместе с кованым днищем, кулачками и GT3076R, который у меня стоит в гараже.
Вы можете просмотреть исходную статью вместе с другими здесь

На пути к детонационной машине

: 25 августа 2007 г., АЛМАЗНЫЙ ДОРОГА длиной в три миллиарда лет, том 16, N4

Неконтролируемый переход турбулентного горения в детонацию — чума для всех типов двигателей внутреннего сгорания.Использование управляемого непрерывного процесса генерации детонационных волн в качестве основного элемента таких двигателей дает качественно новый результат…

Многих из нас время от времени пугает громкий «хлопок» в двигателе проезжающей машины. Этот хлопок вызван детонацией. Непредсказуемое возникновение детонации (или почти взрыва) в камерах сгорания всех типов двигателей и энергообъектов с последующим выгоранием и выходом из строя элементов конструкции ставит вопрос: можно ли правильно организовать этот процесс и использовать его преимущества вместо попыток тушения? детонационный (взрывной) характер горения?

Не секрет, что значительная часть несгоревшего топлива выбрасывается в атмосферу при достижении сверхзвуковой скорости, например, в воздушно-дыхательных двигателях летательных аппаратов и во всех коммерческих двигателях внутреннего сгорания с турбулентным сгоранием (фактически, других двигателей нет).Опасность этого процесса для окружающей среды очевидна. Чрезвычайно ядовитые добавки-противоядия, используемые для тушения детонации, усугубляют степень загрязнения.

По этой причине внимание ученых всего мира приковано к проблеме стабилизации детонационного горения.

Об организации горения топливной смеси в поперечной детонационной волне (ВДВ), т.е. Т. е. «спиновая» детонационная волна, приоритет в решении этой задачи принадлежит России, в частности, Институту гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН.Б. В. Войцеховский был пионером в сжигании ацетилено-кислородных смесей в поперечной волне детонации в условиях контролируемой непрерывной детонации [1]. Проведя эти эксперименты за рубежом, он получил несколько зарубежных патентов на использование режима непрерывного детонационного горения в ракетных двигателях.

Другими словами, явление, которое долгие годы считалось опасным (было много попыток его избежать), стало неотъемлемым элементом при разработке двигателей внутреннего сгорания нового типа.Теоретический приоритет принадлежит Я. Б. Зельдович, первым изучивший возможности использования детонационного сжигания топлива в энергетике [2].

Зельдович показал, что детонационное горение топлива происходит с меньшим увеличением энтропии продуктов сгорания и, следовательно, с большей кинетической энергией и меньшими тепловыми нагрузками. С «хлопками» бороться не нужно, поскольку шумовые эффекты и вибрации в детонационной камере сгорания со специально разработанной конструкцией не выше, чем при работе обычного двигателя внутреннего сгорания.

Преимущество детонационного горения в конкретных устройствах заключается в меньшем размере камеры сгорания, определяемом размером детонационной волны. Это приводит к более интенсивному и полному сгоранию широкого класса топлив с увлеченными продуктами детонации и обеспечивает более высокую тягу, создаваемую двигателем.

Авторами продемонстрировано использование уникального фоторегистратора, позволяющего «заморозить» процессы микросекундного масштаба времени, происходящие в области TDW на длительный период времени (до 1 секунды).Выдан российский патент на способ сжигания топлива [3].

Как выглядит замороженное пламя

Что может гореть в спиновых волнах, почему и как? Возникает резонный вопрос: если они будут разрезаны жесткими фронтами непрерывной спиновой детонации, будут ли когда-либо гореть смеси обычных видов топлива и окислителей в этих необычных условиях? Если они действительно горят, будет ли горение стабильным, непрерывным и эффективным? Чтобы ответить на этот сложный вопрос, были выполнены сотни (если не тысячи) экспериментов и расчетов, было сделано много чертежей для разноплановых конструктивных решений, а также выполнены многочисленные модификации камер сгорания из железа, такие как прямоточные воздушно-реактивные двигатели и воздушно-реактивные двигатели. .

Результаты превзошли все ожидания, хотя необходимо было проводить трудоемкие, тщательные и часто рутинные исследования. Было обнаружено, что (при правильной организации процесса, что является ноу-хау) эффективно сжигать почти все обычные газообразные или жидкие углеводородные топлива, смешанные с газообразным кислородом, воздухом и жидким кислородом в качестве окислителей в этих жестких условиях.

Стало возможным прогнозировать и наблюдать (что случается не часто) необычный эффект трансзвукового перехода в потоке с неизменной площадью поперечного сечения, который не наблюдается в обычной камере сгорания, не имеющей контуров для сверхзвуковой скорости.Давление в камере в зоне поперечных детонационных волн колеблется с частотой вращения ВДВ, достигая максимальных значений во фронте примерно в 3–5 раз превышающих среднее давление в обычных условиях.

Когда человек быстро взбирается на холм, он чувствует, как его сердце бьется быстрее. Точно так же, чтобы сверхзвуковой лайнер не имел «сердечного приступа», не сгорел в течение нескольких секунд из-за интенсивного нагрева и не распался из-за «фибрилляции» при подъеме в атмосфере, необходимо определить дальность существования стабильной периодической и непрерывной раскрутки TDW, которая является сердцем двигателя.Этот диапазон был найден путем изменения разницы между давлением в камере сгорания и давлением окружающей среды, что определило область стандартных безопасных условий. Интересно, что устойчивый непрерывный процесс спиновой детонации в камере сгорания с расширением канала мог происходить, даже если давление в камере сгорания было ниже, чем давление окружающей среды. Установлено, что качество смешения оказывает существенное влияние на стабильность скорости ВДВ и ее структуру (за исключением моментов изменения количества ВДВ) в широком диапазоне соотношений компонентов и разности давлений между ними. камера сгорания и окружающая среда [3–5].

Изменения соотношения концентраций компонентов горючей смеси, конфигурации топливных форсунок и давлений внутри и снаружи камеры сгорания приводят к изменению скорости ТДВ, формированию сложного режима суперпозиции 1-2-3 и более волнообразных структур, а также их распаду, усилению и изменению частоты вращения спина.

Полученные знания необходимы, прежде всего, при разработке новых типов двигателей для различных летательных аппаратов.

Эпилог, оптимистичный, но всегда грустный

Если архитектор построил дом по принципу «живи в том, что нарисовал», дом рано или поздно рухнет, хотя теоретически он может остаться навсегда. Многие не знают, что после теоретических расчетов из разных материалов создается макет, который затем помещается вместе с основанием в разные почвы и подвергается различным интенсивным испытаниям, чтобы отсрочить его обрушение на максимально долгое время.Самолеты и космические аппараты испытывают гораздо более интенсивные и разносторонние нагрузки, несоизмеримые даже со стихийными бедствиями.

Несоизмеримая стоимость этих двух проектов, которые должны быть надежно защищены от внешних и внутренних «бедствий» и которые, возможно, можно сравнить только по масштабам («Земной дом» и «космическая ракета»), отражает их несоизмеримую сложность. Первый проект может финансироваться небольшой группой людей, которым даже не обязательно быть миллионерами, а второй проект может финансироваться только на государственном уровне.Крупные вложения в подобные проекты, осуществляемые в конкурирующих иностранных государствах, означают, что России необходимо своевременно вкладывать инвестиции сопоставимого масштаба.

Список литературы

1. Войцеховский Б.В. Устойчивая детонация // Докл. Акад. АН СССР. — 1959. — Т. 129. — № 6. — Стр. 1254—1256.

2. Я. Б. Зельдович. Об использовании детонационного горения в энергетике // ЖТФ. — 1940. — Т. 10. — № 17. — Стр. 1453–1461.

3.Быковский Ф. А., Войцеховский Б. В., Митрофанов В. В. Способ сжигания топлива, Патент № 2003923, претензия № 4857837/06 от 06.08.1990 // Бюл. Изобр., 1993. — №№ 43-44.

4. Быковский Ф.А. Скоростной ждущий фоторегистратор // Ж. Науч. Прикл. Photogr. Кинематогр. — 1981. — №2. — Стр. 85–89.

5. Быковский Ф. А., Ждан С. А., Ведерников Э. Ф. Спиновая детонация топливовоздушной смеси в цилиндрической камере сгорания // Докл. Росс. Акад. Наук.- 2005. — Т. 400. — №3 — Стр. 338—340.

: 25 августа 2007 г., АЛМАЗНЫЙ ДОРОГА длиной в три миллиарда лет, том 16, N4

Детонация моторного топлива | Статья о детонации моторных топлив в Free Dictionary

(детонация), явлении, которое происходит в поршневых двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием; он развивается в результате образования и накопления в топливной шихте органических пероксидов, которые являются первичными продуктами окисления углеводородного топлива.Если в смеси достигается определенная критическая концентрация пероксидов, происходит детонация, которая характеризуется необычно высокой скоростью распространения пламени и образованием ударных волн. При нормальной работе двигателя пламя распространяется со скоростью 10-20 м / сек, но при детонации скорость увеличивается до 1500-2500 м / сек. Детонация моторных топлив проявляется металлическим «звоном», дымным выхлопом, вибрацией и перегревом двигателя, что приводит к заеданию колец, выгоранию поршней и клапанов, разрушению подшипников и выходу двигателя из строя. мощность.

Развитие и интенсивность детонации зависит от условий эксплуатации и конструктивных особенностей двигателя, а также от химического состава топлива. Топлива, содержащие большое количество неразветвленных парафиновых углеводородов, более легко удаляются, чем те, которые содержат разветвленный парафин и ароматические углеводороды, которые устойчивы к детонации. Показатель антидетонации (октановое число) отдельных компонентов топлива зависит от состава топливовоздушной смеси (бедная или богатая смесь).

Антидетонационная способность для бедных бензиновых смесей характеризуется октановым числом, а антидетонационная способность для богатых смесей основана на марке бензина. Детонационная стойкость бензинов повышается за счет применения антидетонационных составов, например тетраэтилсвинца.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Аксенов А.Ф. Авиационные топлива, смазочные материалы и специальные жидкости . М., 1965.
Папок К. К., Рагозин Н. А.. Техническиисловарь справочник по топливу и маслам , 3-е изд.Москва, 1963.

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970-1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

🎓 детонация топлива ⚗ с английского на русский 🧬

— Для использования в других целях, см Детонация (значения). Детонация 500-тонного заряда взрывчатого вещества TNT в рамках операции Sailor Hat. Начальная ударная волна видна на поверхности воды, а над головой видно облако ударной конденсации… Wikipedia

детонация — Взрыв.Самопроизвольное или чрезвычайно быстрое сгорание топливовоздушной смеси после нормального воспламенения внутри камеры сгорания при температуре и давлении, критических для определенного типа бензина, вызывающее взрыв. Взрыв…… Авиационный словарь

детонация — Топливный заряд стреляет или горит слишком сильно, почти взрываясь. Иногда это приводит к появлению шума, называемого пингом. Детонация вызывается самовоспламенением конечного газа, т.е. той части заряда, которая еще не израсходована в нормальном режиме…… Словарь автомобильных терминов

топливно-воздушное взрывчатое вещество — существительное устройство, состоящее из емкости с горючим и двух зарядов взрывчатого вещества; первый заряд разрывает топливный контейнер на заданной высоте и разносит топливо в облаке, которое смешивается с атмосферным кислородом; второй заряд детонирует…… Полезный английский словарь

топливно-воздушная бомба — существительное бомба, использующая топливную воздушную взрывчатку, термобарическая бомба может создавать избыточное давление, равное атомной бомбе • Синхронизация: ↑ термобарическая бомба, ↑ вакуумная бомба, ↑ объемная детонационная бомба, ↑ аэрозольная бомба • Hypernyms : ↑ bomb, ↑… Полезный английский словарь

детонация — детонация, прил./ дет н ай шеухн /, н. 1. акт взрыва. 2. взрыв. 3. Мах. преждевременное самовозгорание топливовоздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания из-за высокой температуры воздуха, сжатого в цилиндре. [1670… Универсал

детонация — В бензиновом двигателе явление, возникающее, когда последняя порция топливно-воздушной смеси воспламеняется самопроизвольно, а не обычным образом. Возникший в результате взрыв известен как стук двигателя… Словарь терминов по нефтепереработке

детонация топлива — См. Детонацию… Словарь автомобильных терминов

детонация — н.1 a акт или процесс взрыва. б громкий взрыв. 2 преждевременное сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания, вызывающее его розовый цвет. Этимология: F deacutetonation f. deacutetoner (как DETONATE)… Полезный английский словарь

Двигатель с импульсной детонацией — Двигатель с импульсной детонацией или PDE — это тип силовой установки, которая может работать от дозвуковых до гиперзвуковых скоростей. Теоретически конструкция PDE может создать двигатель с более высокой эффективностью сжигания, чем другие конструкции, со значительно меньшим…… Wikipedia

Соотношение воздух-топливо — (AFR) — это массовое отношение воздуха к топливу, присутствующего во время сгорания.Когда все топливо объединяется со всем свободным кислородом, обычно в камере сгорания транспортного средства, смесь химически сбалансирована, и этот AFR называется стехиометрическим… Wikipedia

Роберт Скрэгг — газовая турбина детонационного цикла

Это циклическая детонация имеет несколько преимуществ. Во-первых, прерывистый использование топлива приводит к значительной экономии топлива и увеличению эффективность. Во-вторых, периодическое введение высокотемпературные события (детонация) приводят к общему снижению при равновесной температуре, и, следовательно, более длительный срок службы и более длительный интервалы технического обслуживания.

США Патент # 6,000214

Система газотурбинного двигателя с детонационным циклом, имеющая прерывистая подача топлива и воздуха

Газотурбинный двигатель детонационного цикла включает ротор турбины. содержится в корпусе. Выхлопные отверстия соответствующих бесклапанных камеры сгорания на противоположных сторонах ротора прямые дымовые газы к турбине. Камеры соединены между собой бесклапанный коллектор, питаемый топливом и окислителем.Когда горючий газы детонируют воспламенителем в одной из горящих камеры, противодавление от детонации отключает топливо и окислитель в эту камеру и перенаправляет топливо и окислитель в противоположную камеру, где происходит детонация, процесс повторяется циклически. Мощность снимается с вала ротора механически или электрически.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение, описанное ниже, относится к области газовые турбины детонационного цикла и к способам и аппаратам составляющие указанную турбинную систему.

В области газовых турбин и поршневых двигателей есть различные методы и устройства, которые используются для преобразования кинетическая и тепловая энергия газовых реакций в камерах сгорания извлечь полезную работу. Конструкция камер сгорания, расширители, вид топлива, соотношение топлива и воздуха, давление топливно-воздушная смесь до воспламенения и вид воспламенения, все определяют скорость окисления. Скорость окисления определяет и определяет, производят ли топливо и окислитель постоянное распространение пламени, дефлагрирующий взрыв и ускоренный фронт пламени или детонация и высокоскоростной удар волны.В любом случае окислитель должен быть активирован или повышен до более высокий уровень энергии каким-либо образом, чтобы инициировать окисление реакция. Способ активации будет варьировать скорость реакции и произвести изменение в результате от пламени до дефлагрирующий взрыв, до детонации.

Способы и устройства, применяемые в искровом зажигании по циклу Отто бензиновые поршневые двигатели переменного объема — постоянные давление — камеры сгорания, которые нагнетают и сжимают воздух и топливные смеси до 6 и более атмосфер, снижающие атмосферное температура воспламенения от 1000 до 500 градусов по Фаренгейту, затем зажечь смесь электрической искрой малой мощности фотолитическое и радиолитическое излучение, обычно 80 миллиджоулей, который активирует и разъединяет молекулы кислорода и углеводородов в непосредственной близости от электрической искры, в результате чего дефлагрирующий взрыв с ускоренным фронтом пламени.В тепловая энергия фронта пламени распространяется по смесь, термически активирующая и химически объединяющая оставшиеся реагенты в «цепном ожоге» с типичным средним давлением 90 фунтов на квадратный дюйм за период времени от 8 до 16 миллисекунд при расширении поршней вниз по камерам. В методы и устройства, используемые в двигателях с циклом Отто, не являются может использоваться с двигателями с дизельным циклом, циклом Брайтона или детонацией тактовые турбины.Двигатели с циклом Отто в диапазоне 200 лошадиных сил обычно используют 9 фунтов воздуха и 0,6 фунта топлива на лошадиных сил в час при производстве 9,6 фунтов выхлопных газов на лошадиных сил час.

Способы и аппараты, используемые для сжатия в дизельном цикле зажигание дизельного топлива поршневые двигатели переменного объема — постоянное давление — камеры сгорания, которые нагнетают и сжимают воздух до 15 и более атмосфер и впрыскивает сжатое топливо в верх камеры в верхней части такта сжатия.Молекулы кислорода и углеводородов диссоциируют при сжатии горячая головка камеры сгорания, приводящая к появлению свободных радикалов которые химически экзотермически соединяются в дефлагрирующем взрыве с ускоренным фронтом пламени. Тепловая энергия пламени передние пробагаты по всей смеси, термически активируя и химическое объединение оставшихся реагентов в «цепном ожоге» с среднее давление обычно превышает 90 фунтов на квадратный дюйм измерить в течение периода времени от 12 до 24 миллисекунд при расширении поршни вниз по камерам.Используемые методы и аппаратура в двигателях с дизельным циклом, не используются с циклом Отто двигатели, турбины с циклом Брайтона или детонационным циклом. Дизельный цикл поршневые двигатели в диапазоне 200 лошадиных сил обычно используют 11 фунтов воздуха и 0,55 фунта топлива на каждую мощность в час, в то время как производя 11,55 фунтов выхлопных газов на каждую мощность в час.

Способы и устройства, используемые при сжатии по циклу Брайтона газовые турбины зажигания турбины имеют постоянный объем — постоянный расход — камеры сгорания постоянного давления; компрессор, который сжимает воздух от 3 до 6 атмосфер; насос, который сжимает топливо до 40 атмосфер; и осевой поток или радиальный приток турбодетандер.Сжатый воздух подается в камеру сгорания. камера и комбинированный с горячим сжатым топливом. Инфракрасный свеча накаливания часто используется для увеличения термической активации молекулы кислорода и углеводорода на поверхности пробки, довести смесь до температуры воспламенения. Возгорание происходит как дефлагрирующий взрыв очень низкого давления с постоянным фронт давления пламени. Тепловая энергия, производимая пламенем фронт излучает тепловые волны с энергией, достаточной для непрерывно зажигать постоянно текущее топливо-воздух под высоким давлением смеси и расширьте избыток воздуха в горящем пленуме, чтобы турбина с поддержанием постоянного давления.Поддержание постоянное давление имеет решающее значение. Изменение давлений в камеры сгорания вызовут пожар. Избыточное давление в Plennum остановит компрессор. Методы и аппаратура используемые в турбине цикла Брайтона, не могут использоваться с Отто Циклические двигатели или дизельные двигатели, а также турбины с детонационным циклом. Газовые турбины цикла Брайтона В диапазоне 200 л.с. в конфигурации с открытым циклом на уровне моря обычно используют 40 фунтов воздуха и 1.2 фунта топлива на каждую мощность в час, в то время как производя 41,2 фунта выхлопных газов на каждую мощность в час.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способы и устройство, используемые в этом изобретении, Детонация Цикл газовой турбины, два постоянных объема — циклический проточная — камеры сгорания, соединенные общим коллектором; воздуходувка который производит и подает в коллектор воздух низкого давления; а топливный насос, который подает газообразное топливо низкого давления в камеры сгорания; и постоянное видимое зажигание дуги; и объемная турбина.Воздуходувка подает воздух в камеры сгорания через коллектор. Топливо впрыскивается в Вентури в коллекторе рядом с камерами сгорания. Высота мощность, 300 джоулей, зажигание дуги, производство фотолитических и радиолитические частицы и волны диссоциируют кислород и молекулы углеводородов в камерах сгорания, создавая полную детонацию и высокоскоростные ударные волны, которые кинетически сжимать оставшиеся инертные газы при горении камеры.Давление детонации превышает 80 атмосфер и производит среднее давление в камере 20 атмосфер для привода турбины. В методы и устройства, используемые в газовой турбине с детонационным циклом: не может использоваться с газовыми турбинами цикла Брайтона, циклом Отто и Дизельные двигатели. Газовая турбина с детонационным циклом, работающая в конфигурации с открытым циклом на уровне моря в 200 лошадиных сил диапазон, обычно использует 5,2 фунта воздуха и 0,3 фунта топлива за час лошадиных сил при производстве 5.5 фунтов выхлопных газов на лошадиных сил час.

В этом изобретении используется модифицированное водяное колесо Пелтона в качестве рабочее колесо турбины с лопатками, которые смещены движение лопастей за счет кинетического удара и расширения газов, выходящих из камеры сгорания через форсунки, а не поршни, осевой поток, или расширители радиального притока.

В данном изобретении используется корпус турбины с турбинным колесом. камера, которая направляет расширяющиеся газы через положительный смещение лопастей по касательной, за которыми следует расширенное лезвие гонка к выхлопному отверстию.

В этом изобретении используется вентилятор, а не компрессор, чтобы подавать меньше воздуха на 1 л.с. в час, чем требуется для существующего газа турбины или поршневые двигатели, тем самым производя меньше выхлопных газов на лошадиных сил час.

В этом изобретении используется вентилятор, а не компрессор, чтобы подавать воздух низкого давления, менее 2 атмосфер, через одиночный коллектор к двум камерам сгорания одновременно.

В этом изобретении используется вентилятор, а не компрессор, чтобы подавать меньше воздуха при более низком давлении; тем самым тратя меньше работы на завершить цикл детонации, в результате чего улучшатся термомеханические КПД по сравнению с газовыми турбинами или поршневыми двигателями.

В этом изобретении используются коллекторы, камеры сгорания и системы зажигания, способные циклически детонировать топливно-воздушные смеси без использования клапанов.

В этом изобретении используются топливные насосы и испарители для газификации влажных топлива перед смешиванием с воздухом для горения для получения более полного горение топливовоздушных смесей в процессе детонации.

В этом изобретении в коллекторах используется система Вентури для равномерного перемешивания газообразное топливо с воздухом для горения перед впрыском в камеры сгорания для полного сгорания топлива-воздуха смеси в процессе детонации.

В этом изобретении используется зажигание плазменной дуги, видимая постоянная освещая плазменное пламя между двумя электродами, чтобы взорвать топливо воздушных смесей и не требует критического момента зажигания.

В этом изобретении используются воздушно-топливные смеси низкого давления, которые взрываются мгновенно, менее чем за одну миллисекунду, создавая высокоскоростные ударные волны, которые кинетически сжимаются инертные газы, приводящие к более высокому рабочему давлению, чем давление, создаваемое при нагревании под постоянным давлением, используемом в Турбины цикла Брайтона, поршневые двигатели с циклом Отто и дизельные двигатели.

В этом изобретении используется цикл детонации, в котором используется меньше рабочей жидкости и производит значительно меньше выхлопных газов на лошадиных сил в час, чем турбины цикла Брайтона, цикл Отто или дизель поршневые двигатели.

По крайней мере одна турбина предусмотрена с приводом от вала опирается на подшипники, установленные на противоположных торцевых стенках корпуса для турбины. Боковые стенки корпуса перенесены на разместить камеры сгорания, камеры расширения и выхлопные порты.Камеры сгорания прикреплены к корпусу над каждый соответствующий порт, причем брандмауэр камеры обращен периферия турбины. Камеры расширения и выпускные отверстия расположены после камер сгорания. Насадки переносятся в брандмауэры камер сгорания, выдвигаются и направлены на периферию турбины. Высокое напряжение электроды расположены в стенке каждой камеры сгорания и непрерывно обжигаются высокочастотным высоким напряжением трансформаторные и конденсаторные сети.Роторная система с низким статическим давлением вентилятор приводится в действие валом турбины для подачи воздуха в качестве окислителя через общий коллектор, питающий две камеры сгорания. Топливный газ, впрыскивается в турбины Вентури на нижнем конце коллектор, смешивается с окислителем и поступает в камеру сгорания камеры при низком статическом давлении. Радиолитический и фотолитический излучение плазменных дуг высокого напряжения и высокой частоты в камерах сгорания распыляет и ионизирует молекулы кислорода инициируя мгновенное окисление и детонацию, производя ударные волны высокого давления, кинетически сжимающие инертный газ молекулы в камерах.В результате сжатие под высоким давлением газы направляются из камер сгорания на периферию турбины через сопла. Сжатые газы высокого давления, при истечении из форсунок кинетическое воздействие положительное смещение лопаток по периферии турбины, придавая импульс к турбине. При вращении турбины сжатый газы расширяются по периферии лопаток турбины в расширительная камера, дополнительно ускоряющая турбину.Сжатый газы продолжают расширяться через соответствующие выпускные отверстия. В крутящий момент, создаваемый ускорением турбины и вала, равен преобразованы в работу или мощность с помощью обычных механических или электрические средства. Ускорение, крутящий момент и результирующая выходная мощность можно увеличивать или уменьшать объемы сгорания камер, количество камер сгорания и турбин, радиус турбин, а также количество использованного воздуха и топлива.

Принципы изобретения будут дополнительно обсуждены с ссылка на чертежи, на которых показаны предпочтительные варианты осуществления.Детали, показанные на чертежах, предназначены для иллюстрируют, а не ограничивают аспекты изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах:

РИС. 1 — блок-схема системы газотурбинного двигателя;

РИС. 2 — это поперечный разрез газотурбинного двигателя, роторного нагнетателя, коллекторы и камеры сгорания системы, показанной на фиг. 1;

РИС. 3 — блок-схема системы испытания на ускорение для высокоинерционной турбины система двигателя по настоящему изобретению, используемая в качестве гидравлической динамометр;

РИС.4 — график общей падение температуры на турбинах в зависимости от мощности рабочего тела для системы газотурбинного двигателя по фиг. 3;

РИС. 5 — график ускорение и крутящий момент в зависимости от частоты вращения и мощности на валу для система газотурбинного двигателя по фиг. 3;

РИС. 6 — график температура газа на входе и выходе из форсунки от числа оборотов в минуту и ​​мощности на валу для системы газотурбинного двигателя ИНЖИР. 3;

РИС.7 — график мощность рабочего тела в зависимости от мощности на валу и потери тепла в лошадиных силах через высокоинерционные турбины.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

В проиллюстрированном предпочтительном варианте осуществления газ детонационного цикла Турбина изображена на фиг. 1 и 2. Ссылаясь на фиг. 1 и 2, турбинная система включает прямой приводной вал 12, на котором установлены для вращения с приводным валом, положительный турбинное колесо 11, обычный роторный вентилятор 48, а обычный маховик 49 и обычный вал отбора мощности 35 оперативно подключен к обычному генератору 37 переменного тока.

Газотурбинный двигатель дополнительно включает блок 30 (фиг. 1), имеющий конец стенки, в которых приводной вал 12 установлен с возможностью вращения. В блок 30 имеет внутреннюю полость, в которой размещена турбина 11, эта полость включает две противоположные в осевом направлении торцевые стенки и внешнюю периферическая стенка. Блок 30 может быть воздушным, водным или химическим. охлаждение.

Турбинное колесо 11 (фиг. 2) имеет множество лопаток, установленных на его радиально внешняя периферия на множестве равномерно расположенные участки.Отдельные лопасти выступают в осевом направлении. от торцевой стенки до торцевой стенки внутренней полости и от внешняя периферийная стенка турбинного колеса к внешней периферии стенка внутренней полости. Подходящие опорные поверхности скольжения между лопатками турбины и стенками полости. Соответственно, последовательность камер определяется в ряду около турбины колесо 11 между последовательно расположенными под углом лопатками турбины.

Газотурбинный двигатель имеет две камеры сгорания, камеры 14 и 15. с соответствующими брандмауэрами 24, 25, предусмотренными на внутреннем конце стены его.Порты коллектора топлива-окислителя предусмотрены через его внешние торцевые стенки. Общий впускной коллектор 47 для газ-окислитель низкого давления, пересекается во впускных горловинах Вентури 20, 21 через впускные отверстия для топлива 18, 19.

В соответствии с принципами изобретения камеры между входом и брандмауэром пересекаются электроды 22, 23, внутренние концы которых расположены внутри камеры сгорания, для обеспечения видимой плазменной дуги в них при работе газотурбинного двигателя.Через каждый брандмауэр направленные сопла 16, 17 сообщаются через радиально внешние периферийная стенка внутренней полости блока 30.

Как правило, одна восьмая длины внутренней полости блока блок 30, откуда сопла 16, 17 пересекают внешнюю периферию стенка внутренней полости, внутренняя полость снабжена камеры расширения 26, 27, ведущие наружу к выпускным отверстиям 32, 33.

Турбина, блок, камеры сгорания, входы и выходы могут быть изготовлены из материалов и с использованием строительных технологий, совершенно обычные при производстве поршня и турбины двигатели.

Подача топлива (фиг. 1) для газотурбинного двигателя включает два топливных танки. Топливный бак 42 предназначен для газового топлива, а топливный бак 43 — для мокрого топлива. топливо. Оба соединены топливопроводом с обоими отверстиями 18,19, через клапан дроссельной заслонки 44. Топливный бак 43 имеет двигатель 54 который приводит в действие мокрый топливный насос 52 и распыляет топливо в топливо испаритель 53, который преобразует влажное топливо в газ, который подается в клапан дроссельной заслонки 44.

Подача окислителя для ГТД включает коллектор 47 соединение обоих входов Вентури 20, 21 с выходной стороной Роторный вентилятор 48.На переднем конце коллектора 47 проверьте клапан 45 предназначен для предотвращения обратного потока сжатого окислителя. к воздуходувке.

Электрическая система для системы газотурбинного двигателя включает: аккумулятор 36, стартер 34, выпрямитель напряжения 31, напряжение регулятор 28, генератор 37, выключатель питания 46 и два высоких трансформаторы напряжения розжига 40,41. В процессе эксплуатации мощность переключатель 46 включается, чтобы активировать систему, и включает стартер 34 с аккумулятором 36.Стартер 34 включается. маховик 49 при этом поворачивает приводной вал 12, коробка отбора мощности 35, генератор 37 и воздуходувка 48. Воздуходувка 48, приводимый приводным валом 12, производит воздух низкого давления, который подается через обратный клапан 45 и коллектор 47 во впускной канал Вентури 20,21. Топливный газ из топливного бака 42 или 43 дросселируется через регулятор. клапан 44 в поток воздуха низкого давления через отверстия 18,19 и в камеры 14,15 через вентури 20,21.Генератор 37 обеспечивает электроэнергией трансформаторы высокого напряжения 40,41, которые подавать высокое напряжение на дуговые электроды 22,23.

Согласно предпочтительной конструкции, воздушный коллектор низкого давления трубопровод к камере сгорания 14 короче, чем в камеру сгорания 15. Соответственно детонация топливо-воздух происходит в камере сгорания 14, за ней следует один камера сгорания 15 и так, поочередно. Циклический детонации в камерах сгорания 14 и 15 создают высокое давление газы, которые расширяются, и через соответствующие сопла 16, 17, кинетически воздействовать и расширяться через соответствующие лезвия турбинного колеса 11, тем самым поворачивая приводной вал 12 в обеспечить вращательную отдачу на блок отбора мощности 35.Сила взлетный блок 35 включает генератор 37, который вырабатывает мощность постоянного тока. через выпрямитель 31 и регулятор напряжения 28 для поддержания полная зарядка аккумулятора 36, и обеспечивает непрерывное питание от сети переменного тока к трансформаторам высокого напряжения 44,41. Воздуходувка 48 оборотов поддерживается приводным валом 12.

Предпочтительно роторный вентилятор 48 создает статическое давление воздуха. в диапазоне от 3,5 до 15 фунтов на квадратный дюйм при толщине выходная сторона воздуходувки.

Газообразное топливо, содержащееся в топливном баке 42, предпочтительно содержит пропан. Однако другое газообразное топливо, такое как водород, может использоваться ацетилен, бутан, сжатый природный газ. В жидкое (влажное) топливо, содержащееся в топливном баке 43, предпочтительно содержит бензин, однако, другие виды жидкого топлива, такие как дизельное топливо, метанол, можно использовать этанол или сжиженный природный газ. Доставка топлива давление (получается путем нагнетания давления в топливном баке и / или с помощью мокрый топливный насос 52 и испаритель топлива 53 для повышения давления топлива в линии подачи топлива к отверстиям 18,19) предпочтительно в диапазон 7.От 5 до 20 фунтов на квадратный дюйм калибра и не менее немного выше, чем указанное выше давление окислителя воздуха.

Высоковольтные трансформаторы 40, 41 предпочтительно включают от 60 до 400 циклов, 120 вольт переменного тока, первичная обмотка 15000 вольт переменного тока вторичная обмотка с центральным отводом и конденсаторами, включенными параллельно каждая обмотка, создавая электрическую цепь резервуара, которая колеблется на высокой частоте и подает электрическую мощность на дугу электроды 22 и 23.Каждый вторичный трансформатор на 7500 вольт сеть обмоток и конденсаторов колеблется со скоростью 100000 циклов за второй при 40 миллиампер, доставляя 300 джоулей на каждую дугу электроды 22,23.

Каждый дуговый электрод 22,23 производит электромагнитное излучение, оба фотолитический и радиолитический, от высокочастотной плазменной дуги пробелы. Плотность и мощность излучаемых фотонов и заряженных радиолитические частицы, образованные дугами на электродах 22 и 23 разлетается по камере и воздушное топливо низкого давления смеси, кинетически воздействуют и расщепляют молекулы кислорода.Кислород атомов, мгновенно окисляют молекулы топлива на всем протяжении камера, создающая детонацию и высокоскоростные ударные волны через камеру.

Давление ударных волн от взрывов Сжать оставшиеся инертные газы в камерах до высокого давления массы. Во время каждой детонации избыточное давление на мгновение перекрывает поток воздуха и топлива в соответствующем отверстии 18, 19 и турбина Вентури 21,22. Сжатые газы, которые выходят через соответствующее направленное сопло 16,17, расположенное в секция 24,25 брандмауэра соответствующей камеры сгорания 14,15 кинетически воздействовать на эллиптические лезвия на периферии полости 13 на внешней радиальной поверхности рабочего колеса 11 турбины.Турбинное колесо 11 вращается и поворачивает приводной вал 12 в направление воздействия сжатых газовых масс. В расширяющиеся газы расширяются над вершинами лопаток турбины, которые расположены на радиальной поверхности турбины с интервалами которые позволяют импульс и расширение сжатых газов в камера расширения 27, дополнительно ускоряющая турбину. В течение период отсечки отверстия 18 и трубки Вентури 21, нагнетателя воздуха или другой окислитель перенаправляется через коллектор 47 на горение камера 15 через трубку Вентури 20 и топливное отверстие 19, где происходит детонация процесс повторяется.

Нагнетатель 48 объема, коллектор 47 объема, камеры сгорания 14, 15 объемов и форсунки 16, 17 объемов предпочтительно сбалансированы для производят среднее смещение, которое дает пятнадцать детонаций в секунду на камеру.

Средняя температура на входе на выходе из форсунок 16 и 17 составляет средние температуры сжатых газов, влияющих на турбина 11 и полости 13 с эллиптическими лопатками и управляются количество детонаций в секунду на камеру.Температура перепад на турбине 11 равен температуре на входе при на выходе из форсунки 16 меньше температуры на выходе на выходе порт 32 плюс температура на входе на выходе из сопла 17, меньше температуры на выходе в выпускном отверстии 33.

Скорость вращения турбины 11 во время работы может быть регулируется изменением расхода топлива, вводимого в камеру сгорания. камеры 14 и 15 через отверстия 18 и 19 с топливным клапаном 44. Как топливо обеднено, детонации становятся менее мощными, тем самым замедляя работу турбины 11 и нагнетателя 48.Поскольку топливо обогащается, детонации становятся более мощными и турбина 11 вентилятор 48 увеличивает скорость. Чем больше диапазон воспламеняемость топлива, тем больше диапазон контроля над скорость вращения турбины 11.

Типовые требования к входной мощности при средней рабочей мощности для предпочтительными вариантами осуществления системы являются следующие:

Топливо 0,3 фунта пропана на мощность в час.

Air 5,3 фунта на мощность в час.

Это примерно половина количества воздуха и топлива, необходимого на каждую л.с. мощность для поршневых двигателей с циклом Отто и дизельного цикла, и около одна восьмая, что требуется для того же выхода по циклу Брайтона газотурбинные двигатели.

Работа турбины детонационного цикла прекращается замыканием клапан регулятора подачи топлива 44 и выключатель 46.

В рамках рассмотрения изобретения предполагается, что множество турбин, все в одном блоке или в последовательности блоки должны быть построены и совместно эксплуатироваться таким же образом, чтобы приводим тот же приводной вал 12.

Повторение циклической операции, методов и аппаратуры используется в изобретении; переключатель включен, соединяя стартер к АКБ; стартер зацепляет маховик и вращает вал, коробку отбора мощности, воздуходувку и генератор. Воздух подается в общий коллектор, соединяющий два камеры сгорания. Газообразное топливо впрыскивается в Вентури. и смешанный с воздухом. Топливно-воздушная смесь впрыскивается в оба камеры.Фотолитическое и радиолитическое излучение, производимое плазменные дуги на высоковольтных электродах в камерах распыляет окислитель и вызывает детонацию в одном из камеры сгорания. Избыточное давление первой детонации, в соответствующая камера сгорания, на мгновение отключает подачу топлива и поток окислителя на входном отверстии камеры сгорания и трубка Вентури, и поток жидкости возвращается к противоположному горению камеру через коллектор, где происходит вторая детонация.В масса с избыточным давлением, сжатые газы, продукты циклического деонации, циклически выбрасываются через сопла в эллиптические лопатки на периферийной поверхности турбины. После при каждой детонации давление в соответствующей камере сгорания и коллектор падает ниже давления воздуха и впрыска топлива на завершение отвода продуктов сгорания через сопло, и новый заряд воздуха и топлива впрыскивается через коллектор и соответствующую трубку Вентури в соответствующую камеру сгорания, и детонация повторяется.Импульс высокого давления высокоскоростная масса кинетически поражает эллиптические лопасти турбина заставляет его вращаться. Когда турбина вращается, сжатые газы расширяются из полости и по периферии эллиптических лопастей в камеру расширения и из выхлоп толкает турбину в более быстрое вращение. Крутящий момент производимое ускорением турбины и вала преобразуется механически и / или электрически. Ускорение и крутящий момент определяется различными объемами топливно-окислительных смесей, объемами камеры сгорания и форсунки, количество камер сгорания и количество и радиус турбин.

Далее изобретение можно понять со ссылкой на конкретный пример, испытание прототипа двигателя, которое проиллюстрировано и графически представленный на фиг. 3-7.

На ФИГ. 3 показана система газотурбинного двигателя по фиг. 1 и 2, включенный в систему испытаний на ускорение, результаты работа которых описана ниже в отношении диаграмм показанные на фиг. 4-7.

Двигатель и испытательная система, используемые в системе по фиг.3 имели следующая конфигурация:

БЛОК: Изготовлен из авиационного алюминия, подвергнутого механической обработке. Измерено 14 дюймов × 14 дюймов × 14 дюймов.

ТУРБИННЫЙ СБОРК: Две турбины диаметром 6,7 дюйма, шириной 3 дюйма, массой 19,35 фунта, каждый установлен на 2 дюйма × 26 дюймов — 10 фунтов. вал поддерживается шариковыми подшипниками. Общий вес турбин 38,7 фунта. Общий вес сборки турбины — 48,7 фунта.

БЛОК КАМЕРЫ СГОРАНИЯ

: Четыре камеры сгорания 140 куб. См, соединенные двумя кроссоверные коллекторы. Каждая камера сгорания была запущена одним Электрод питается от описанного здесь электрического устройства.Каждый имел выходное отверстие сопла размером 563/1000 дюймов, с площадь поперечного сечения 0,248378 квадратных дюймов, всего 0,9935 квадратных дюймов для четырех отверстий сопла.

ДВИГАТЕЛЬ В СБОРЕ ОБЩИЙ ВЕС: Общий вес: 262 фунта.

СИСТЕМА ПОДАЧИ ВОЗДУХА: Воздуходувка Рутса с приводом от электрического двигатель, вращающий 1760 об / мин, производит 17,5 фунта. воздуха / мин., 231 SCFM.

ТОПЛИВНЫЙ БЛОК: Два 30-фунтовых. баллоны с пропаном под давлением регуляторы и регулирующие клапаны подают топливо в каждую камеру сгорания через впускной канал на каждом коллекторе.В целях безопасности были задействованы только две камеры сгорания. топливо каждым баком по отдельным топливопроводам. Средняя теплота сгорания пропан был 20 500 БТЕ / фунт.

ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ: для взвешивания использовались стандартные фунтовые весы. баллоны с пропаном. Фототахометр использовался для измерения двигателя и Частота вращения нагнетателя корня и частота вращения вала двигателя. Секундомер был используется для отсчета времени разгона. Пирометр использовался для измерение температуры газа на входе в сопла и на выходе температуры на выхлопе.

УСКОРЕНИЕ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ СГОРАНИЯ ТУРБИННОГО УЗЛА ОТ 0 RPM

Температура атм: 88 ° C F. Давление прицела: 14,7 фунтов / кв. Дюйм

Топливные баки были взвешены.

Вес топливного бака №1: 51 фунт, 2 унции.

Вес топливного бака №2: 51 фунт, 4 унции.

Оба топливных бака были подключены к соответствующему топливу. линий.

Включился выключатель питания, активировав узел подачи воздуха, производя 17,5 фунтов. воздуха / мин., 231 SCFM, при скорости 558 кадров в секунду при 1,2 атм.

Одновременно был включен ключ зажигания; топливные клапаны на обоих танках были открыты; и секундомер был запущен. В Ускорение вала двигателя измерялось фототахометром при 30, 60 и 90 секундные интервалы. По истечении 90 секунд частота вращения вала составляла 12 587 об / мин. Топливные клапаны были закрыто. Выключатель зажигания был выключен. Подача воздуха сборка продолжала работать 3 минуты, остывая двигатель.Блок подачи воздуха был отключен, и турбины заведены. вниз, чтобы остановиться.

Вал двигателя 0-8 270 об / мин 0-11 237 об / мин 0-12 587 об / мин Ускорение

Время разгона 30 сек. 60 сек. 90 сек.

Топливопроводы были отключены, и топливные баки были взвешены.

Вес топливного бака №1: 50 фунтов, 6 унций.

Вес топливного бака №2: 50 фунтов, 12 унций.

Общее потребление топлива за 30 секунд: 0,50 фунта = 0,01666 фунта / сек.

Общий расход топлива за 103 секунды: 1 фунт., 4 унции.

Начальная температура на входе в сопло 1792 ° С. F. Финал 1544 град. F.

Исходная температура выхлопных газов на выходе 360 ° С. F. Финал 842 град. F.

ИЗМЕРЕННОЕ ПАДЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ УСКОРЕНИЯ В РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ В СРЕДЕ ТУРБИНЫ

Температура на входе в сопло

Начальная температура = 1792 ° С. F.

Конечная температура = 1544 ° С. F.

Температура выхлопа на выходе

Начальная температура = 360.степень. F.

Конечная температура = 842 ° С. F.

Общая темп. Падение через турбины — 4 сопла на 4 выхлопа

Начальное падение = 5728 град. F. Окончательное падение = 2808 ° C. F.

Средняя общая температура. Падение через турбины — 4 сопла на 4 выхлопа

Среднее падение = 4268 град. F.

ТЕПЛО-ТЕРМОКИНЕТИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ ИТОГО ПЕРЕПАД ТЕМПЕРАТУРЫ В РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ В ТУРБИНАХ

Термический эквивалент (TE)

Темп.Время работы рабочей жидкости, фунт / сек, время рабочей жидкости Sp.

Теплота в БТЕ / фунт / ° F.

TE = 4268 ° С. F .. × 0,30832 фунта / сек .. × 0,2095 БТЕ / фунт / градус F = 275,68 БТЕ / сек.

Термокинетический эквивалент (TKE)

БТЕ / сек.. × фунт-фут / БТЕ

TKE = 275,68 БТЕ / сек.. × 778 фунт-фут / БТЕ = 214 479 фунт-фут / сек.

Эквивалент

лошадиных сил (л.с.)

Термокинетические фунт-фут / сек..див-фунт-фут / сек. / Лошадиная сила ## EQU1 ## См. РИС. 4.

ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСКОРЕНИЕ ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ ОТ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ТУРБИНЫ ПРИ ПОВЫШЕНИИ ДАВЛЕНИЯ

Угловое ускорение (a)

a = Угловая скорость с делением времени разгона t

1) w = 8,270 об / мин × 6,283 радиан / об = 51 960 радиан / мин.

a = w / t = ## EQU2 ## = 1732 радиан / сек / сек

2) w = 11 237 об / мин × 6283 радиан / об = 70 602 радиан / мин.

a = w / t = ## EQU3 ## = 1177 радиан / сек / сек

3) w = 12 587 об / мин × 6283 радиан / об = 79 084 радиан / мин.

a = w / t ## EQU4 ## = 879 радиан / сек / сек См. РИС. 5.

МОМЕНТ УСКОРЕНИЯ И МОЩНОСТЬ ВАЛА, ВЫДАЮЩАЯСЯ ОТ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ПРИВОДНЫЕ ТУРБИНЫ С ПЕРЕПАДОМ ДАВЛЕНИЯ:

МОМЕНТ (Т)

T = масса турбины (м) × радиус турбины в квадрате (r2) × ускорение вала (a)

1) T = mr.sup.2 a = 1,209 фунт-сек 2 / фут × 0,279 фут 2 / Рад × 1732 рад / сек / сек

T = 163 фунт · фут

2) T = mr.sup.2 a = 1,209 фунта · сек 2 / фут · 0,279 футовsup.2 / Rad’1177 рад / сек / сек

T = 111 фунт · фут

3) T = mr.sup.2 a = 1,209 фунт · сек 2 / фут · раз. 0,279 фут 2 /Рад × 879 рад / сек / сек

T = 83 фунта · фут ## EQU5 ##

---

Ваша поддержка поддерживает это Сервис —

КУПИТЬ

The Rex Research Civilization Kit

… Это ваша лучшая ставка и вложение в устойчивое Человечество на Земле …
Обеспечьте и улучшите свое выживание и геном Трансмиссия …
Все на сайте @ rexresearch.com на флэш-накопителе или Скачать!
СТРАНИЦА ЗАКАЗА

---

Детонация, предварительное зажигание и детонация топлива перед воспламенением или (предварительное зажигание из-за детонации).

Динамика сгорания двигателя Нормальное сгорание

Процесс сжигания топлива в камере сгорания всегда был самым неправильно понятая концепция людьми, которые модифицируют двигатели и настраивают двигатели. В этой статье мы обсудим: продолжительность горения газа, скорость горения газа, плотность заряда, гомогенность, двойное зажигание, инертные эффекты, Форма изгиба и расположение свечей зажигания, эффект снежного кома, повышение температуры сжатия, рабочий ход, турбулентность и сжатие, а также гашение.Эта страница должна помочь понять, сколько факторов определить результирующую производительность двигателя.

Продолжительность горения газа

В данном описании под газом понимается смесь воздуха и топлива. Идеальный ожог продолжительность — это когда пиковое давление сгорания (PCP) (также может называться точкой пикового давления (PPP)) возникает примерно на 15-17 градусах коленчатого вала после верхней мертвой точки (ATDC). В этом пункте применяется наибольшая сила давления горения на коленчатый вал при оптимальном угле поворота коленчатого вала и максимально возможной продолжительности рабочего хода.Когда двигатель достигает PCP при 15-17 градусах ВМТ, тогда максимальная Тормозной момент (MBT) производится. Сдвиньте это положение PCP и произведите меньше ОБТ.

Поскольку сгорание газа предназначено для постоянного горения, время начала зажигания должно произойти задолго до PCP 16 градусов ATDC. Здесь все становится критичным.

Господа, начните зажигание

Следует отметить, что чем быстрее вращается двигатель, тем короче время угол поворота коленчатого вала для достижения этого 16-градусного положения ATDC (PCP).Время горения газа зависит от химического состава самого топлива, температуры топлива и того, насколько хорошо оно перемешано. с необходимым кислородом. Октановые добавки не изменяют скорость горения газа. Топливо для гоночных двигателей имеет другой химический состав, поэтому оно будет гореть быстрее, чтобы не отставать от двигателей с высокими оборотами. Октановое число НЕ участвует в этом времени сжигания топлива, независимо от того, какие слухи вы, возможно, слышали или могли сказать сами. Форма камеры сгорания также повлияет на время горения, и это будет объяснил позже.

При увеличении числа оборотов двигателя искра зажигания должна опускаться на десятки градусов коленчатого вала. чтобы максимальное давление сгорания (PCP) происходило при 16 градусах ВМТ. Когда опережение момента зажигания приводит к MBT, это называется точкой момента зажигания MBT. По мере увеличения оборотов двигателя, точка опережения зажигания MBT должна быть увеличена, чтобы поддерживать PCP на 16 градусов. Вот почему вам нужна кривая опережения времени, основанная на оборотах двигателя.

Скорость сжигания газа

На скорость горения (скорость пламени) газа влияют несколько факторов.Соотношение воздух-топливо (a / f / r) влияет на скорость горения. Смеси с соотношением сторон / f / r менее 11: 1 имеют небольшую вероятность возгорания (слишком бедную), а смеси с соотношением сторон / f / r менее 20: 1 имеют небольшую вероятность горения (слишком бедная). Самая быстрая скорость сжигания составляет 17: 1, но это слишком мало для снижения выбросов, и способ наклона для максимальной мощности. Наилучшая мощность достигается при a / f / r 12,6: 1.

Наклоны на высоких оборотах стали популярными на различных аренах гонок. Уменьшение a / f / r 13,5 до 14,5: 1 может обеспечить большую мощность на высоких оборотах, но температура сгорания будет выше.Это увеличивает вероятность взрыва. Так что будьте очень осторожны, когда наклоняетесь а / ф / р.

Плотность заряда (сжатие ).

Влияет на скорость сжигания газа. Более высокая плотность заряда горит быстрее. Плотность заряда — это функция давления газа и температуры газа. По мере увеличения плотности заряда увеличивается и скорость горения. (Сжатие 200 фунтов будет гореть быстрее, чем сжатие 150 фунтов). Скорость сжигания газа увеличится экспоненциально с давлением и температурой.

Гомогенез

Газ влияет на скорость горения газа.Гомогенность означает равномерное распределение воздуха и молекулы топлива в газовой смеси. Как мы упоминали ранее, a / f / r влияет на скорость горения, поэтому однородность также влияет на скорость горения. Гомогенизация также вызывает другую проблему, касающуюся отказа зажигания. Если локализованная передняя / задняя часть, где расположена свеча зажигания, является обедненной или богатой из-за плохой однородности, то свеча зажигания не сможет зажечь газ, и этот рабочий ход будет пропущен. Эта концепция называется вероятностью возгорания.Чем лучше однородность, тем выше вероятность постоянного зажигания для каждого рабочего хода.

Поскольку плохая однородность может вызвать отказ зажигания, более продолжительный искровой разряд в свеча зажигания лучше, чем более короткая продолжительность разряда. Турбулентность и завихрение из-за формы впускного канала и движения поршня вполне могут заменить эту бедную смесь нормальной. смесь, пока искра еще горит. Когда это происходит, вероятность возгорания повышается.

Множественные искры могут помочь преодолеть пропавшие искры (из-за проблем с однородностью), но многократные искры не заставят горючие газы гореть быстрее. Двойные свечи зажигания могут сократить время горения газа из-за наличия двух источников ожога. Это похоже на горение свечи с обоих концов. Так свеча будет гореть быстрее, и дымовые газы тоже. Но каждый конец свечи горит с одинаковой скоростью. Роторный двигатель является исключением и использует многоискровой двигатель. сдвоенные свечи зажигания для компенсации плохой однородности из-за аномально длинной формы сгорания ротора в сочетании с потоком всасываемого газа.

В некоторых двигателях Hi-Perf используются две свечи зажигания, например, в гибридных двигателях Chrysler Hemi. Но свечи зажигания расположены слишком близко друг к другу, чтобы образовать два фронта пламени. Двойные свечи используются для обеспечения зажигания цилиндра. Это своего рода страховая пробка.

Двойное зажигание

Свечи зажигания в самолетах могут помочь с плохой однородностью. Если a / f / r на одной свече зажигания должно обедненный, то у другой свечи зажигания может быть a / f / r, который в самый раз. Двойные свечи увеличивают вероятность возгорания.Поскольку две свечи зажигания находятся в разных физических местах, когда обе Если зажечь газ, общее время горения будет меньше, потому что они оба создают фронт горения пламени, который сжигает все газы быстрее (снова оба конца свечи).

Между прочим, большинство авиационных двигателей имеют большой диаметр цилиндра, что гарантирует большую появление капель плохой однородности в камере сгорания. Двойные свечи зажигания необходимы для восстановления приемлемой вероятности воспламенения, которая изначально недостаточна при большом диаметре отверстия. цилиндры.

Могут ли сдвоенные свечи зажигания развивать большую мощность? Это сложный вопрос. Могут ли двойные вилки больше энергии от топлива, они не могут. Может ли двигатель вырабатывать больше мощности, используя их? Да, может, вот как. Зажигая свечу с обоих концов, эффективная скорость горения газа увеличивается. Это означает, что угол опережения зажигания можно немного замедлить и все же достичь MBT. Это замедление опережения зажигания снизит давление газов сгорания перед ВМТ, что приведет к уменьшению усилие, необходимое для перемещения поршня до ВМТ.Это уменьшенное лобовое сопротивление поршней увеличит эффективность нагнетания двигателя. Повышенная эффективность откачки приводит к меньшему сопротивлению двигатель и более результирующая мощность двигателя. Мы вернемся к этой теме эффективности накачки чуть позже.

Оказывается, что значительно больше мощности развивают авиационные двигатели, использующие два магнето. Это очевидно, потому что обороты падают только с одним магазином. Но здесь есть небольшая ловкость рук. Помните, что свеча зажигания с одним магнитом смещена от центра камеры сгорания, поэтому время горения займет больше времени (в 1-2 раза дольше, чем у двойных вилок).Это более продолжительное время горения приведет к задержке пикового давления сгорания (PCP) выше 16 градусов ATDC, что снизит MBT. Это потому что установка момента магнитного зажигания зависела от более короткого времени горения. Поскольку PCP более поздний, то полученный MBT слабее. Поэтому два магазина не развивают значительно большую мощность. Один магазин просто вырабатывает меньшую мощность из-за задержки скорости горения, что эффективно снижает MBT. Увеличение выходной мощности двигателя при использовании двойного магнето — это небольшое увеличение эффективности откачки двигателя.Падение оборотов двигателя, которое вы слышите на одном магните, является результатом увеличения времени горения, задержки PCP и снижения MBT при одной работе свечи зажигания.

Инертные эффекты

Также определите скорость сжигания газа. Инертные эффекты включают газообразный азот в воздухе, которым мы дышим, но мы ничего не можем сделать, кроме как игнорировать это. Инертные эффекты также включают холодные стенки камеры (холодные по сравнению с горячим горящим газом). Холодные металлические стенки снижают температуру газа, что может газа от горения, или хотя бы замедлить его из-за падения температуры.Более подробно закалка будет описана позже.

Форма камеры и расположение свечи зажигания

Может также повлиять на скорость горения. Полусферическая камера с высоким отношением площади к объему будет охладите газ сильнее и заставьте его гореть медленнее (уменьшенная плотность заряда). Этим двигателям требуется более продвинутая синхронизация зажигания, чтобы компенсировать это более медленное время горения. Это более медленное время горения также снижает эффективность откачки. Как упоминалось выше, расположение свечи зажигания также влияет на время горения.Чтобы использовать крайности в качестве примера, если бы свеча зажигания была расположена на одном краю камеры, потребовалось бы вдвое больше долго сжигать весь газ по камере, как свеча зажигания, расположенная в центре камеры.

Уровень сжигания эффекта снежного кома

Хорошо, давайте посмотрим, как все это работает вместе. Чтобы определить, когда запустить свечи зажигания, необходимо учитывать многие из вышеперечисленных факторов. Я уже объяснял, что когда свеча зажигания начинает процесс горения, процесс горения занимает конечное время.В течение этого времени, по мере продолжения горения объем горящего газа увеличивается. Большинство двигателей требуют, чтобы искра зажигания начиналась за десятки градусов до верхней мертвой точки (ВМТ) коленчатого вала. Для этого тестового двигателя Например, мы предположим, что 23 градуса ВМТ коленчатого вала являются точкой зажигания MBT для PCP 16 градусов при 3000 об / мин. При 23 градусах до ВМТ катушка зажигания срабатывает, и высокое напряжение ионизирует газ между электродами свечи зажигания. В какой-то момент ионизации искра зажигания проходит через зазор и запускает процесс горения.Это происходит, пока поршень все еще движется к крышка цилиндра. Давление в цилиндре теперь увеличивается как из-за продвижения поршня к головке (сжатие), так и из-за расширения горящего газа. Потому что газ горит и не взрываясь, это повышение давления остается линейным и находится в пределах проектных ограничений двигателя, в то время как поршень продолжает двигаться ближе к головке. Примерно при 10 градусах до ВМТ горение расширяется. давление газа примерно равно давлению сжатия только при движении поршня.За последние 10 градусов до ВМТ мы более чем вдвое увеличиваем давление сжатия в цилиндре и плотность заряда, из-за горящего газа и его эффекта расширения снежного кома. Это увеличивает скорость горения газа, что заставляет газ расширяться быстрее, что увеличивает скорость горения, что заставляет газ расширяться. Быстрее.

Повышение температуры сжатия

Для самопроизвольного взрыва газа, вызывающего детонацию, требуется одна вещь: одно — излишняя жара.Как вы, возможно, знаете, при сжатии газа выделяется достаточно тепла для воспламенения топлива в дизельном двигателе без свечи зажигания. Дизельный двигатель имеет гораздо более высокую степень сжатия соотношение (около 22: 1), чтобы усилить эффект нагрева при сжатии. Бензиновый двигатель имеет гораздо более низкую степень сжатия, чем дизельный (8: 1 — 12: 1), что будет иметь меньший эффект нагрева от сжатия, но все равно будет иметь некоторый нагревательный эффект. План здесь состоит в том, чтобы газ продолжал гореть и расширяться, когда поршень достигает вершины своего хода, и в то же время никогда не увеличивать газ. температура до температуры его самовозгорания.Вот где в игру вступает октан бензина. Повышая октановое число бензина, увеличивает температуру, необходимую для продвижения самовозгорание газа. Пока октановое число достаточно высокое, газ продолжает контролируемое горение и соответствующую скорость линейного расширения по мере приближения поршня к ВМТ. В то время как приближаясь к ВМТ, это давление в цилиндре действует как тормоз и препятствует восходящему движению поршня. Это тормозное действие отбирает мощность у двигателя. Эта концепция называется эффективностью откачки. двигателя.Чем раньше начнется интенсивность горения, тем больше снизится эффективность откачки двигателя. В ВМТ форма камеры сгорания также может добавлять дополнительное виртуальное октановое число в газ за счет процесс снижения температуры газа, который мы вскоре объясним. К тому времени, когда поршень пересекает ВМТ, здесь происходит довольно серьезная скорость горения и расширение газа. Это из-за эффекта снежного кома повышения давления и температуры при приближении поршня к ВМТ.

Рабочий ход

Теперь поршень опускается, а рабочий объем цилиндра увеличивается.Благодаря огромная скорость горения, которая теперь достигнута (вспомните эффект снежного кома), горящие и расширяющиеся газы расширяются быстрее, чем увеличивается объем цилиндра, поэтому сила рабочего удара прикладывается к поршню и толкает его вниз. В большинстве автомобильных двигателей это давление сжатия приближается к 800-1200 фунтов на квадратный дюйм. Эта скорость горения продолжает повышать давление в цилиндре примерно до 15 ° С. 20 градусов ATDC (около 1200-2500 фунтов на квадратный дюйм), что является пиковым давлением сжатия (PCP). Поршень теперь получает максимальное усилие от рабочего хода, называемое максимальным тормозным моментом (MBT).Если все в течение этого времени температура газа остается ниже температуры самовозгорания, тогда максимальное давление в цилиндре заставляет поршень опускаться вниз с большой силой и на максимально долгое время. Поскольку поршень движется дальше вниз мимо PCP, а расширяющийся газ продолжает гореть, достигается точка, в которой расширяющиеся газы начинают выгорать и не успевают за увеличивающимся цилиндром смещение. Когда это происходит, сила, прикладываемая к поршню со стороны расширяющегося газа, начинает уменьшаться, и рабочий ход быстро приближается к своему концу.Обычно это происходит при 20-25 градусах ВМТ. Надеюсь, к этому времени весь газ израсходован.

Турбулентность, сжатие и гашение

Как упоминалось ранее, форма камеры сгорания может помочь предотвратить детонацию в два пути. Форма головки поршня по мере приближения к форме головки блока цилиндров может создавать огромную турбулентность в газе. Это сжатие газовой смеси вызывает завихрение и опрокидывание. действия, которые вызывают сдвиговый разрыв молекул воздуха и топлива, что приводит к лучшей гомогенизации.Это улучшенное смешивание газа ускоряет горение газа. Тот же газ при более быстром сгорании меньше времени на самовозгорание. Чем быстрее горение, тем меньше времени остается для взрыва. Еще одно преимущество более быстрого горения заключается в том, что искра зажигания не требует много заранее. При меньшем опережении зажигания меньше времени для создания давления горения до достижения ВМТ. Это снижает тормозное действие до давления сжатия поршня, что увеличивает эффективность нагнетания. двигателя.Это приводит к меньшему расходу энергии на прокачку цилиндров двигателя.

Закалочная

Это совсем другая история. Разумно ожидать, что газ, непосредственно контактирующий с металлические стенки цилиндра, днище поршня и поверхность головки цилиндров; будет холоднее, потому что металл поглощает тепло из газа (металл холодный по сравнению с температурой горящего пламени, которая может достигать 3000F градусов плюс). Поскольку этот тонкий слой более холодный, он не горит и приводит к так называемому пограничному слою газа, прикрепленному к металлическим поверхностям.Этот пограничный слой — всего лишь толщиной в несколько молекул, но действует как изолятор, предохраняющий горящий газ от прямого контакта с металлическими частями двигателя. Он содержит температуру горения газа и предотвращает возникновение чрезмерное нагревание непосредственно металлических деталей двигателя, что может привести к расплавлению алюминиевых деталей. Как и все изоляторы, он пропускает некоторое количество тепла сгорания в металлические части, и система охлаждения двигателя должна поглощать это тепло.

В ВМТ части головки поршня находятся в пределах прибл.040 дюймов от головки блока цилиндров (область сжатия), а непосредственная близость пограничных слоев подавляет любую попытку газа в этой области загореться. Зазор 0,040 дюйма в сотни раз толще пограничных слоев, но охлаждающий эффект гасит любой застрявший там газ.