Детонация бензина: Детонация в двигателе — причины и следствия — журнал За рулем

Содержание

Что делать, когда заправился плохим бензином?

Марки бензина – «девяносто второй», «девяносто пятый» и «девяносто восьмой» – различаются октановым числом. Цифра указывает, насколько большое сжатие внутри двигателя выдержит топливо, прежде чем самовоспламенится. У моторов попроще и степень сжатия меньше. Для них можно использовать 95-й или даже 92-й бензин. У спортивных автомобилей и суперкаров – двигатели с высокой степенью сжатия, и для нормальной работы им требуется бензин с октановым числом 98. Очень важно, чтобы октановое число залитого в бак топлива соответствовало мотору. Иначе возникнет детонация, и скорое наступление серьезных неприятностей гарантировано!

Но что делать, если пришлось заправиться на сомнительной заправке? Например, в дальней поездке. Последствия заливки некачественного или низкооктанового топлива могут быть плачевными.

Главный признак заправки некачественным топливом или топливом с низким октановым числом – детонация. Она возникает, когда топливо в моторе воспламеняется не от искры, в нужный момент, а самовоспламеняется в процессе такта сжатия. Сгорание топливовоздушной смеси в этом случае происходит не плавно, как задумано, а мгновенно, подобно взрыву. Детонация сопровождается характерным металлическим стуком, исходящим от двигателя. При этом машина теряет мощность и, что называется, не тянет. Чаще всего симптомы появляются сразу после заправки. Иногда через 10–20 километров, когда некачественное топливо смешается с тем, что уже было в баке, и дойдет до топливного насоса.

При детонации выделяется гораздо больше энергии, чем нужно. Поэтому блок цилиндров, ГБЦ, элементы поршневой системы испытывают серьезные ударные нагрузки и при этом мгновенно перегреваются. Эксплуатировать автомобиль с детонацией нельзя, так как двигатель довольно быстро выйдет из строя. Оплавляются и разрушаются поршни, прогорают клапаны и прокладка головки блока цилиндров. В последнем случае внутрь цилиндров начинает попадать антифриз.

Самое разумное действие – предупредить подобную ситуацию, использовав октан-корректор. Этот препарат увеличивает октановое число бензина и предотвращает неблагоприятные последствия использования некачественного или низкооктанового топлива.

Если залить в бензобак «Октан-корректор» Hi-Gear HG3309, двигателю будет проще переварить низкокачественный бензин, будет устранена детонация, восстановится динамика, расход топлива уменьшится. Одна «порция» «Октан-корректора» рассчитана на 40–60 литров топлива. Добавили препарат в топливный бак и о детонации можно не беспокоиться! Серьезная экономия на дорогостоящем ремонте обеспечена. Кстати, синтетический кондиционер металла SMT

2, который входит в состав препарата, дополнительно уменьшит износ деталей цилиндропоршневой группы.

А «Супероктан-корректор» Hi-Gear HG3306 делает все то же самое, но еще эффективнее. Состав способен ощутимо увеличить отдачу двигателя даже при использовании качественного топлива. Оба этих препарата безопасны для катализаторов и пригодны для двигателей с турбонаддувом.

Отправляетесь в дальнюю поездку? Высока вероятность, что придется заправляться на неизвестной заправке с топливом сомнительного качества. Чтобы не встать вдалеке от дома с отказавшим двигателем, положите в багажник «Октан-корректор» Hi-Gear. Если после заправки почувствуете, что двигатель работает хуже, чем обычно, или появилась детонация, просто залейте его в бак, и через некоторое время симптомы пропадут.

Пара банок октан-корректора в багажнике добавит вам уверенности и спокойствия, что совсем не лишнее в дальней дороге. Конечно, ведь легче провести профилактику, чем дорогостоящий ремонт!

Бензины детонация — Справочник химика 21

    Первая одноцилиндровая установка с переменной степенью сжатия была создана Г. Рикардо в начале 20-х годов, и на этой установке была разработана первая методика оценки детонационной стойкости топлив по так называемой критической или наивысшей полезной степени сжатия, при которой начинается слышимая детонация. Таким образом, уже в первом методе оценки детонационной стойкости бензинов детонация вызывалась за счет увеличения степени сжатия. В дальнейшем для инициирования детонации применялись фактически все параметры режима работы двигателя (дросселирование, наддув, число оборотов, состав смеси, угол опережения зажигания, температурный режим и т.д.), однако до сего времени изменение степени сжатия является основным фактором для создания условий де- 
[c.185]

    Детонация приводит к преждевременному износу двигателя и падению его мощности. Для различных по составу бензинов детонация возникает при различных степенях сжатия. Причиной дето- [c.210]

    В зависимости от того, как велика детонация при использовании того или иного бензина, разные его марки имеют разное октановое число. Октановое число нормального гептана равно нулю, а изооктана — ста. Октановое число любого бензина можно определить, если сравнить его горение с горением смесей нормального гептана и изооктана, взятых в разных соотношениях. Чем выше октановое число бензина, тем он лучше и дороже. [c.26]

    Химики нашли способ уменьшать детонацию, добавляя в бензин некоторые вещества — антидетонаторы. Самый известный из них содержит в своей молекуле атом свинца и называется тетраэтилсвинец. Достаточно добавить в бензин менее 0,1 процента этого вещества, как качество бензина намного улучшается. Такой бензин называют этилированным. Свинец делает его более ядовитым, чем обычные бензины, и с ним нужно обращаться с осторожностью поэтому, чтобы распознать этилированный бензин, его обычно подкрашивают. 

[c.26]

    Моторный метод. Сущность определения детонационной стойкости бензинов по моторному методу заключается в том, что при работе специального одноцилиндрового двигателя (ИТ-9-2) на испытуемом топливе устанавливается стандартная интенсивность детонации. Затем подбирается такое эталонное топливо, которое при данной степени сжатия и составе смеси, соответствующем максимальной интенсивности детонации, дает такую же стандартную интенсивность детонации, как и испытуемое. В качестве эталонного топлива при меняется смесь изооктана (2,2,4-триметилпентана) и н-гептана. Де- 

[c.99]

    В декабре 1960 г. в США (штат Арканзас) при крушении поезда произошел взрыв вагона с аммиачной селитрой, затаренной в мешки. Полагают, что первичная детонация возникла при попадании дымящей азотной кислоты в бензин, так как этим же составом поезда перевозились дымящая азотная кислота, бензин, мазут, бумага, жидкие азотные удобрения и аммиачная селитра в мешках и навалом. 

[c.365]

    Проведенными опытами была подтверждена возможность детонации смеси дымящей азотной кислоты с бензином и инициирование образовавшейся при крушении поезда смеси аммиачной селитры с мазутом. Предполагают также, что инициирование взрыва могло быть вызвано и чистой селитрой в отсутствие мазута иод воздействием ударной волны, возникшей при детонации смеси азотной кислоты с бензином и от летящих с большой скоростью осколков (горячая аммиачная селитра весьма чувствительна к осколкам, летящим с большой скоростью).  [c.366]


    При смешении изооктана и нормального гептана в различных пропорциях по объему получается ряд эталонных топлив с различными антидетонационными свойствами. Чем больше изооктана содержится в смеси, тем вьппе ее антидетонационные свойства. При испытании неизвестного бензина на одноцилиндровом двигателе повышают степень сжатия до появления детонации. Затем на этом же двигателе подбирают эталонное топливо, вызывающее детонацию при той же степени сжатия, при которой началась детонация в условиях работы на неизвестном бензине. Если, например, в таком эталонном топливе содержится 82% изооктана, то испытуемый бензин имеет октановое число 82. 
[c.174]

    Для того чтобы измерить силу стартовой детонации определенного бензина, его сравнивают со смесью толуола и нормального гептана, имеющей ту же интенсивность детонации. Показатель называется толуольным числом и равняется объемной концентрации толуола в смеси, используемой как эталон. В шкале толуольных чисел за 100 принимается чистый толуол, который не вызывает детонации подобного типа, за нулевое значение принимается сила стартовой детонации нормального гептана [66, 67]. 

[c.402]

    Вполне возможно, что путаница и противоречия, встречающиеся в теориях детонации, происходят потому,что предполагают, будто все углеводороды окисляются, сгорают и взрываются по единому механизму это не совсем правильно. Углеводороды, из которых состоит бензин, имеют самую различную структуру, и их окисление происходит по различным путям. Существование по крайней мере двух типов реакций, вызывающих детонацию, было установлено рядом исследователей [81, 94, 106, 181]. 

[c.412]

    Измерение склонности топлив к детонации проводится сравнением детонации исследуемого топлива в определенных стандартом условиях с детонацией смеси первичных эталонов (или вторичных, предварительно тарированных по первичным) испытание проводится в стандартном одноцилиндровом двигателе. Если испытуемый бензин по характеру своей детонации совпадает со смесью 80% изооктана и 20% к-гептана, то говорят, что он имеет октановое число 80. [c.427]

    В поршневых двигателях с электрическим зажиганием отложения нагара на стенках камеры сгорания приводят к перегреву днища поршней, возникновению термических напряжений, вызывающих образование трещин, в нередких случаях обнаруживается прогорание днищ поршней. По причине уменьшения объема камеры сгорания увеличивается степень сжатия двигателя, а недостаточный отвод тепла через слой нагара охлаждающей жидкостью создают условия для возникновения процесса неуправляемого горения рабочей смеси — детонации, Пониженны отвод тепла от деталей камеры сгорания, покрытых слоем нагара, повышает требования устойчивости бензина и топливного газа детонационному сгоранию. За счет значительного нагрева частичек нагара, находящегося на стенках камеры сгорания и днища поршня, может возникнуть калильное зажигание рабочей смеси. 

[c.38]

    Как вы знаете, сорта (и соответственно цены) бензина бывают разные. Быстрее всего сгорает бензин, состоящий из линейных алканов, таких, как гексан (С Н,4), гептан (( . Н) ) и октан ( gH g). Однако быстрое сгорание бьет по двигателю (детонация) и может вывести его из строя. Лучше подходят в качестве моторных топлив разветвленные алканы, особенно разветвленный изомер октана  [c.210]

    Выход бензина в /о. . . Детонация в октановых числах. ……. [c.321]

    БЕНЗИНЫ НИЗКОЙ ДЕТОНАЦИИ [c.363]

    Бензины низкой детонации……………… . . .  [c.528]

    Для авиационных бензинов с октановым числом выше 100 детонационная стойкость определяется температурным методом на бедной смеси. Метод базируется на том, что при работе двигателя с детонацией стенки цилиндра нагреваются тем сильнее, чем больше детонация. Температура стенки измеряется термопарой ( температурной свечой ), вставленной в головку цилиндра и связанной с особым гальванометром. Детонационная стойкость в этом случае выражается условными октановыми числами. Шкала условных октановых чисел составлена по смесям изооктана с тетраэтилсвинцом. [c.106]

    Стойкость бензинов против детонации, как указывалось выше, характеризуется октановыми числами. В настоящее время выпускаются автомобильные бензины с октановыми числами по моторному методу от 66 до 89. В дальнейшем требования к детонационной стойкости бензинов, по-видимому, будут повышаться в связи с увеличением степени сжатия в карбюраторных двигателях. [c.127]

    История развития квалификационных методов оценки эксплуатационных свойств нефтепродуктов, по мнению К. К. Папок [18], началась именно с нефтяных топлив в начале XX века, когда на пути развития бензиновых двигателей внутреннего сгорания возникла проблема детонационного сгорания топлива. Первым квалификационным методом был метод определения октановых чисел бензинов на одноцилиндровой установке Во-кеш, разработанной в 1927 г. Как известно, метод октановых чисел получил распространение во всем мире, с ним было связано проведение широких исследований и решение серьезных проблем в области детонации. В 40-х годах в связи с необходимостью предотвращения загрязнения деталей двигателей углеродистыми отложениями была начата интенсивная разработка квалификационных методов оценки качества смазочных масел. [c.15]


    Бензин — это смесь углеводородов, получаемых при прямой перегонке нефти с температурой кипения не выще 205 °С, Эксплуатация двигателя внутреннего сгорания автомобиля, работающего на бензине, в режиме повыщенной нагрузки приводит к возникновению стука в его цилиндрах. Это связано с детонацией бензина. Детонация моторного топлива представляет собой чрезвычайно быстрое разложение (в. рып) углеводородов, которое происходит внезапно при сжатии горючей смеси в цилиндре двигателя. При ходе поршня цилиндра вниз диспергированный в воздухе бензин в виде тумана всасывается из карбюратора двигателя в цилиндр. При ходе поршня вверх смесь воздуха и бензина сжимается. Отношение первоначального объема к конечному называют степенью сжатия. Детонация не дает возможности достигнуть высокой степени сжатия горючей смеси, так как топливо самовоспламеняется раньше, чем поршень достигнет самой верхней точки цилиндра. Это ведет к излишнему расход топлива и быстрому износу мотора. Детонационные свойства топлива зависят от строения углеродных цепей в молекулах углеводородов, входящих в его состав. Изомеры с сильно разветвленной цепью детонируют гораздо труднее, чем изомеры с неразветвленной цепью. [c.655]

    Зона горения движется быстрее через среднюю часть камеры го рения, чем вдоль боковых стенок. Этот факт является повидимому результатом охлаждающего действия стенок. Предполагалось также, что. фронт пламени — выпуклый в наярав.тении движения — движется от точки воспламенения через все части смеси Ск орость зоны горения как в средине сосуда, так и вдоль боковых стенок увеличивается при увеличении скорости работы мотора. Это увеличетше скорости горения приписыва.лось, по крайней мере частично, увеличению вихре-вог(«, движения введенной смеси. В случае бензина детонация повидимому связана с горением последней порции топлива. Результаты опытов указывают повидимому на то, что скорость распространения волны горения в последней четверти пространства горения больше в детонирующих взрывах, чем в недетонирующих. [c.1055]

    Kon искры и, плавно сгорая, быстро расширяется, совершая работу. Чем сильнее сжимается смесь перед воспламенением, тем большее развивается давление и тем больше мощность и коэффициент полезного действия двигателя. Однако при определенной степени сжатия к концу горения смеси скорость распространения пламени внезапно увеличивается примерно в сто раз, что вызывает взрыв смеси (детонацию). Образующаяся взрывная волна, ударяясь о поршень, вызывает появление резкого стука в цилиндре. Детонация приводит к преждевременному износу двигателя и падению его мощности. Для различных по составу бензинов детонация возникает при различных степенях сжатия. Причина детонации — образование нестойких гидропероксидов вследствие окисления углеводородов во время сжатия. Наиболее склонны к детонации предельные углеводороды нормального строения наоборот, предельные углеводороды с сильно разветвленной цепью детонируют слабо. Способность данного бензина к детонации оценивается его октановым числом. Чем оно больше, тем в большей степени может быть сжата горючая смесь. Условно было принято, что октановое число легко детонирующего н-гептана равно нулю, а у весьма стойкого к детонации изооктана (2, 2, 4-триметилпентана) — 100. Октановое число бензина находят путем сравнения с различными смесями этих двух углеводородов, и оно равно объемному проценту изооктана в смеси, которая детонирует как данный бензин. Например, если бензин детонирует как смесь 40% изооктана с 60% к-гептана, то его октановое число равно 40. [c.187]

    Вероятность возникновения детонации при работе на данном двигателе суш,ественно зависит и от химического состава применя — емото автобензина наиболее стойки к детонации ароматические и изопарафиновые углеводороды и склонны к детонации нормальные 1[арафиновые углеводороды бензина, которые легко окисляются кислородом воздуха. [c.104]

    Оценка детонационной стойкости (ДС) бензинов проводится на стандартном одноцилиндровомдвигателес переменной степенью сжатия (УИТ-65). Определение ДС сводится к подбору смеси эталонных угле — подородов, которая при данной степени сжатия стандартного двигателя сгорает с такой же интенсивностью детонации, как и испытуемый бензин. В качестве эталонньгх углеводородов приняты изооктан 12,2,4-триметилпентан) и н-гептан, а за меру ДС принято октановое число (04). 04 изооктана приЕшто равным 100, а гептана — Егулю. [c.104]

    Склонность бензинов к калильному зажиганию. При полной оценке качества автобензинов определяют также их способность к калрльному зажиганию — косвенный показатель склонности к нагарообразованию. Калильное число (КЧ) — показатель, характеризующий вероятность возникновения неуправляемого воспламенения горючей смеси в цилиндрах двигателя вне зависимости от момента подачи искры свечей зажигания. Оно связано с появлением «горячих» точек в камере сгорания (от металлической поверхности и нсгаров). Калильное зажигание делает процесс сгорания неуправляемым. Оно сопровождается снижением мощности и топливной экономичности двигателя и т.д. Калильное зажигание принципиально отличается от детонационного сгорания. Сгорание рабочей смеси после калильного зажигания может протекать с нормальными скоростями без детонации. КЧ выше у ароматических углеводородов (у бензола 100) и низкое у изопарафинов. ТЭС и сернистые соединения повышают склонность бензина к отложениям нагара. Основные направления борьбы с калильным зажиганием — это снижение содержания ароматических углеводородов в бензине, улу шение полноты сгорания путем совершенствования конструк — ций ДВС и применение присадок (например, трикрезолфосфата). [c.109]

    Определение октанового числа сводится к сравнению испытуемого бензина с эталонными топливами по их способности вызывать детонацию в этом двигателе. Эталонные топлива составляются путем смешения двух химически чистых углеводородов 1) изооктана С8Н58 (или 2,2,4-триметилнентан) — углеводорода с сильно разветвленной молекулой, октановое число которого условно принято за 100 единиц 2) нормального гептана и-С,Н1д — углеводорода нормального строения, имеющего антидетонационные свойства, условно принятые за нуль. [c.173]

    Сортность определяется на ла-борато рной одноцплппдровой установке ИТ9-1 (фпг. 64), несколько отличающейся от двигателя, на котором определяется октановое число. Двигатель имеет наддув и оборудован приспособлением дпя замера мощности. Определение сортности производится при постоянной степени сжатия, равной 7, но при переменном наддуве. Наддув повышают до тех пор, пока -не начнется детонация. Максимальная мощность, которую при этом может развить двигатель, является показателем антидетонационных свойств бензина на богатой смесп. Максимальная мощность, получаемая при работе на чистом техническом изооктане, принята за 100%. Мощность, получаемую иа пс-испытуемом бензине, выражают в процентах по отношению к мощности, получаемой на чистом техническом изооктане. [c.175]

    Требования к качеству бензинов ужесточились в связи с борьбой за сохранение окружающей среды. Чтобы ограничить вредные выбросы в атмосферу, необходимо снижать содержание ароматических углеводородов в бензинах и отказаться от добавления тетраэтилсвинца, применение которого затрудняет дожит выхлопных газов на платиновых катализаторах. Кроме того, использование этилированных бензинов ускоряет износ двигателей в среднем на 20%, увеличивает расход топлива на 3-5% и сокращает срок службы масла [151]. Присутствие большого количества ароматических углеводородов повышает ч>»вствительность бензина к детонации, а следовательно, снижает октановое число по моторному и дорожному методам одновременно возрастает количество отложений, образующихся на поверхности деталей двигателя. [c.157]

    Слегка окрашенные, подвижные смолы при нагревании легко-становятся темными, твердыми таким образом, вполне возможно, что температура поверхностей двигателя, н которых отлагается осадок, делает последний вредным образованием. Как правило,, в крекинг-бензинах одновременно с увеличением смолосодержа-ния понижается октановое число. Вероятно, это связано с появлением в процессе окисления перекисей веществ, способствующих детонации. [c.74]

    Как указывалось выше, свечение возникающего пламени значительно усиливается в период детонации. Уитроу и Рассвей-леру удалось показать спектрографическими методами [118, 124], что полосы спектра связей С—С и С—Н при детонации имеют значительно меньшую интенсивность и что у спектра несгоревших газов в детонационной зоне непосредственно перед взрывом большее поглощение, чем у спектра тех же самых газов в тот же момент, но при бездетонационном горении. Кроме того, поглощение при детонации усиливается, если топливо-воздушная смесь нагрета это наводит на мысль, что вещества большой поглощающей силы образуются в нагретом сырье, когда оно сжимается поршнем и когда к нему приближается фронт пламени. Добавка к бензину антидетонатора в количествах, достаточных для подавления взрыва, ослабляет полосы поглощения несгоревших газов и восстанавливает интенсивность линий С—С и С—Н в сгорающих газах. Очевидно, что перед автовоспламенением, которое вызывает детонацию, появляются соединения (неидентифициро-ванные) с высокой поглощающей способностью. [c.411]

    Значительное повышение давления и температуры в конце сжатия вызывает преждевременные вспышки и детонацию топлива в двигателе. Детонация в двигателе приводит к неполному сгоранию топлива, перегреву деталей, снижению мощности, ускоренному износу и быстрому выходу из строя двигателя. Для обеспечения нормального, бездетонационного сгорания ири повышении степени сжатия необходимо увеличивать октановое число бензина. [c.52]

    Дчя примера укажем, что анилиновый эквивалент 2,2,4-триметил-пентаяа (молекул, вес 114) равен 16. Это означает, что 114 г углево-л )ро да в литре бензинаШпримерно 17 % по объему) эквивалентно по детонации литру раствора анилина (молек. вес 93) в бензине, содер-16 [c.317]

    Опыт работы на моторах во bi hkom случав показал, что бензины крэкинга и бергиниэации позволяю т осуществлять без детонации белее высокие степени сжатия, нежели бензин прямой гонки. [c.318]

    Иногда работа карбюраторного двигателя сопровождается гром-кп.м стуком и другими неполадками, называемыми детонацией. Детонация приводит к перегреву двигателя, снргжению его мощности, разрушению деталей шатунно-поршневой группы и т. д. Причиной детонации могут быть различные факторы, связанные с химическим составом топлива, конструктивными особенностями д] игателя, степенью сяжидких углеводородов, входящих в состав бензинов, наибольшей способностью вызывать детонацию обладают парафиновые углеводороды нормального строения. Парафиновые углеводороды изостроения и ароматические углеводороды, наоборот, характеризуются наивысшей антидетонадионной способностью, нафтены и олефины занимают промежуточное положение. [c.101]

    Важнейшими показателями качества авиационных и автомобильных бензинов являются стойкость против детонации, фракционны1Е состав и испаряемость, давление насыщенных паров, химическая стабильность (стойкость против окисления кислородом воздуха). [c.127]


Детонация топлив — Справочник химика 21

    Детонация топлива — это сгорание его в двигателе со скоростью распространения пламени примерно в 100 раз большей, чем при нормальном сгорании. Признаками детонационного сгорания топлива в двигателе являются характерный резкий металлический стук в цилиндрах, тряска двигателя, дымный выхлоп и падение мощности. Сильная детонация приводит к перегреву двигателя, пригоранию колец, подгоранию поршней и клапанов, разрушению подшипников ИТ. п. [c.173]
    При движении поршня 1 вниз происходит процесс всасывания газораспределительный механизм 6 открывает впускной клапан 7, и цилиндр 2 заполняется рабочей смесью, образовавшейся в карбюраторе и представляюш ей собой смесь воздуха с парами и мельчайшими каплями топлива (рис, 37, а). Следующий такт —сжатие поршень движется вверх, впускной 7 и выхлопной 5 клапаны закрыты, рабочая смесь сжимается в цилиндре до давления значительно меньшего, чем в дизеле (во избежание самовоспламенения и детонации топлива). В конце сжатия рабочей смеси между электродами запальной свечи 8 пропускается электрическая искра, зажигающая смесь (рис.  [c.81]

    Эти несколько отрывочные наблюдения позволяют сделать некоторые выводы если топливо состоит в основном из парафиновых углеводородов с прямой цепью, то окисление в период, предшествующий воспламенению, начинается нри невысокой температуре, проходит бурно и сопровождается накоплением промежуточных продуктов, способствующих детонации. Топливо, содержащее вещества изомерного строения, подвергается окислению перед воспламенением только при сравнительно высоких температурах и окисляется оно много медленнее. Относительно небольшое количество продуктов окисления соберется к моменту, когда большая часть топлива уже будет уничтожена в результате нормального горения по этой причине любой взрыв, который произойдет с топливом разветвленного строения, не будет сильным. [c.408]

    Октановое число характеризует степень детонации топлива в карбюраторных двигателях внутреннего сгорания. За исходные точки приняты  [c.32]

    Детонация топлива в двигателях с воспламенением [c.95]

    Детонация топлива в двигателях [c.567]

    Установлено, что положение, в котором холодное пламя стабилизируется в проточном реакторе, можно варьировать с помощью небольших изменений октанового числа подаваемого топлива. На основе этого был разработан прибор непрерывного действия для определения октанового числа бензинового потока, работающий по принципу стабилизации холодного пламени в одном положении путем изменения давления в реакторе. В приборе используется контур обратной связи, содержащий два чувствительных элемента (рис. 14.8). Изменение давления может быть прокалибровано в октановых числах, шкала которых охватывает около 10 единиц в ту и другую сторону от октанового числа стандартного топлива. Этот метод постепенно вытесняет дорогостоящий и длительный метод определения октанового числа в стандартном двигателе, снабженном устройством для регистрации детонации топлива очевидно, что он может обеспечить значительное сокращение затрат производства на неф- [c.568]


    Рост степени сжатия в двигателе до определенного предела сопровождается, как известно, увеличением его мощности и экономических показателей. Однако повышение степени сжатия и связанный с этим рост температуры рабочей смеси приводит к детонации топлива. [c.26]

    Приготовление высококачественного (не детонирующего) топлива, которого требуют современные скоростные моторы, представляет собой сложную задачу, к разрешению которой можно подойти различными путями. В одних случаях задача успешно разрешается смешением надлежащим путем подобранных х омпонентов, в других — для снижения детонационных свойств топлива прибегают к помощи специальных присадок, антидетонаторов. Поскольку получение недетонирующего моторного топлива является одной из наиболее важных задач нефтяной промышленности, в настоящем разделе должны быть освещены с химической точки зрения все основные, относящиеся к этой проблеме вопросы, как то природа детонации топлива и ее характеристика, состав современного недетонирующего моторного топлива, антидетонаторы моторного топлива и механизм их действия [8 и др.]. [c.670]

    Тах им образом, можно сделать вывод, что при стуке (детонации) топливо мгновенно воспламеняется в конце камеры сгорания, и эта вспышка является причиной стука. Однако более подробные исследования показали, что такой вывод не обоснован. Исследования, выполненные [c.676]

    Действие металлоорганических антидетонаторов, согласно той же теории, заключается в том, что при распаде их в цилиндре двигателя поверхность активных капель покрывается тончайшим слоем металла, который должен предохранять ядра от самовоспламенения тем самым предотвращается и детонация топлива. [c.688]

    Действительно, непосредственные опыты показывают, что уже небольшая добавка различных органических перекисей явственно повышает детонационные свойства топлива перекиси же, особенно нестойкие, могут снижать Н. П. С. С. в той же или большей степени как наиболее мощные детонаторы топлива, подобно, например, нитритам, т. е. эфирам азотистой кислоты [22]. В полном согласии с этими данными находится наблюдение [23], что такие мало склонные к детонации углеводороды, как амилен и циклогексан, носле продолжительного соприкосновения с воздухом теряют свои антидетонационные свойства, очевидно за счет образования в них перекисей. С другой стороны, доказано, что даже такие наиболее реак-ционноспособные продукты превращения перекисей, как альдегиды, не только не увеличивают склонности топлива к детонации, но скорее даже, наоборот, несколько повышают Н. П. С. С., т. е. снижают детонационные свойства топлива [22]. Тешим образом, ясно, что причину детонации топлива следует искать прежде всего в возможности образования в процессе сгорания топлива веществ перекисного характера. [c.689]

    Пероксидная теория, наиболее просто и полно разъясняющая явления детонации топлива и действия антидетонаторов, получила в настоящее время широкое признание. Тем не менее некоторые вопросы в этой сложной области и поныне остаются не вполне понятными и требуют дальнейшего исследования. Так, например, известно, что такие углеводороды, как олефины, тетралин и некоторые другие, обладая ярко выраженной склонностью к образованию перекисей, тем не менее значительно уступают парафинам в склонности к детонации известен ряд наблюдений, когда прибавление тетраэтилсвинца, этого наиболее изученного антидетонатора, вызывало не положительный, а нулевой или даже отрицательный эффект в смысле снижения детонации непонятен также ярко выраженный избирательный характер действия тетраэтилсвинца на топлива различного состава, например слабая приемистость к этому антидетонатору олефинов и особенно бензола. Эти и многие другие факты показывают, что наука еще далеко не достигла исчерпывающего познания природы детонации топлива и ее предупреждения. [c.691]

    Они объяснили, что если воспламенение нагаром возникнет в цикле задолго до искры, несгоревшая часть горючей смеси может быть доведена до весьма высоких давлений и температур. При этом несгоревшая часть горючей смеси может самовоспламеняться и детонировать с резким стучащим звуком. Если воспламенение нагаром произойдет в более поздней части цикла, детонация может не произойти и в этих случаях воспламенение нагаром происходит бесшумно или почти бесшумно. С другой стороны, даже при возникновении вторичных фронтов пламени из-за горячих поверхностей, если антидетонационные свойства топлива достаточно велики, горючая смесь может полностью сгореть без возрастания давления до величины, достаточной для детонации топлива. [c.280]

    Свинецорганические соединения. Из органических соединений свинца широко известен тетраэтилсвинец (С2Нз)4РЬ. Тетраэтилсвинец (ТЭС, этиловая жидкость ) значительно повышает октановое число бензина, препятствует детонации топлива (см. разд. 36.1.2). Добавка к бензину всего 0,5% (масс.) ТЭС позво.пяет вдвое увеличить степень сжатия топлива в цилиндре двигателя внутреннего сгорания и, значит, существенно увеличить мощность двигателя. Все органические соединения свинца ядовиты, поэтому ТЭС постепенно заменяется другими антидетонаторами (см. разд. 29.11). [c.596]


    Свойство мочевины давать соединения включения используются в нефтеперерабатывающей промышленности для повышения качества топлива. Из бензина удаляют таким путем нормальные углеводороды, которые снижают октановое число горючего (являются причиной детонации топлива). При удалении и-алканов из топлива для реактивных двигателей снижается его температура застывания, так как углеводороды с разветвленной цепью плавятся значительно ниже нормальных. [c.276]

    Имея такие кривые, можно определить детонацию топлива в данном двигателе. Если при заданных условиях работы двигателя задержка воспламенения окажется меньше, чем время, требующееся для прохождения пламени через весь объем камеры сгорания, топливо будет детонировать в противном случае детонации не произойдет. [c.203]

    Значительное повышение давления и температуры в конце сжатия вызывает преждевременные вспышки и детонацию топлива в двигателе. Детонация в двигателе приводит к неполному сгоранию топлива, перегреву деталей, снижению мощности, ускоренному износу и быстрому выходу из строя двигателя. Для обеспечения нормального, бездетонационного сгорания ири повышении степени сжатия необходимо увеличивать октановое число бензина. [c.52]

    В 1932—1933 гг. в США в г. Юнионтаун были впервые проведены дорожные испытания топлив на автомобилях с целью разработки методики оценки антидетонациоиных свойств в реальных условиях и сопоставления этих данных с лабораторными. Разработанный в то время метод дорожных испытаний, получивший название метод Юнионтаун , или метод максимума детонации , состоял в определении наибольшей интенсивности детонации топлива при медленном разгоне автомобиля и подыскании смесей эталонных топлив, вызывающих равную интенсивность детонации, независимо от того, при какой скорости она наступает. Интенсивность детонации определялась на слух, разгон производился при полном открытии дросселя с уменьшением торможения автомобиля. [c.192]

    В заключение отметим, что в настоящее время широкое распространение получают вещества, замедляющие нежелательные для нас процессы (например, коррозию металлов, прогоркание пищевых жиров, окисление каучуков и других полимеров), но в ходе реакции сами претерпевающие известные изменения. Такие вещества получили название ингибиторов (лат. пЫЬеге —удерживать). К числу ингибиторов относится, например, тетраэтилсвинец РЬ(С2Н5)4 — противодействует детонации топлива в двигателях внутреннего сгорания а-нафтол предохраняет крекинг-бензин от окисления и смолообразования, что понизило бы его качество, и т. д. [c.143]

    Вхарактеристикой топлива (бензина, керосина) для двигателей внутреннего сгорания является его октановое число (ОЧ). Детонация топлива в моторах объясняется неравномерностью процесса его сгорания и зависит от качества бензина. Мерой детонационной стойкости топлива н служит ОЧ оно численно равно содержанию (в объемных %) изооктана (ОЧ — 100) в его эталонной снеси с к-гелтаном (ОЧ — 0), при котором эта смесь имеет равные с испытуемым топливом антидетоиационные свойства. [c.470]

    Эгертон [74] гфедполагает, что антидетона цис иное действие тетраэтилсвинца при детонации топливо-воздушных смесей в двигателях внутреннего сгорания мсжно объяснить разрушением промежуточных перекисей, получаемых в процессе горения. [c.351]

    Октановое число — условная количественная характеристика стойкости моторного топлива к детонации в карбюраторном двигателе внутреннего сгорания. Его находят сравнением детонирующих свойств топлива с эталоном, при этом детонационная стойкость изооктана условно принята за 100 пунктов шкалы октановых чисел, а н-гептана — за ноль. Стойкость к детонации топлива определяют в сравнении с соответствующей смесью изооктана и н-гептана. Численно октановое число испытуемого топлива Jвыpaжaeт я про центным содержанием изооктана (цо объему) и эквивалентной смеси с Н — ептаном. Октановое число в основном определяют одним.из двух методов моторным или исследовательским. Методы отличаются принятыми параметрами работы типового одноцилиндрового двигателя в стандартных условиях. Октановое число характеризует т опливо при работе двигателя на бедной рабочей смеси с коэффициентом избытка воздуха О, 9-1,1. [c.6]

    Так как на величину н. п. с. с. сильно влияют различные переменные факторы (атмосферное давление, влажность, нагар, интенсивность смазки и охлаждения и т. д.), то для большей устойчивости оценки детонационной стойкости топлив был предложен метод сравнения испытуемого образца со смесями эталонных топлив. Как и в первом методе, испытания ведутся на специальном одноцилиндровом двигателе с переменной е. Изменяя е, заставляют топливо детонировать с выбранной (стандартной) интенсивностью затем методом подбора определяют, какая смесь из эталонных топлив детонирует с той же силой, как и испытуемый образец. В качестве эталонных топлив применялись различные, сильно отличающиеся между собой по детонации топлива (например, толуол и парафинистый бензин, бензол и н-гептан и т. п.). В итоге склонность топлива к детонации (или детонационная стойкость топлива) выражалась численной величиной процентного содержания (по объёму) стойкого против детонации компонента в найденной эквивалентной смеси эталонных топлив. Эта величина получила название эквивалента (толуолового, бензольного и т. д.). Метод эквивалентов основан на том наблюдении, что условия испытания и конструкция опытного двигателя приблизительно одинаково влияют на поведение испытуемого образца и смеси эталонных топлив, т.. е эквивалент по величине более устойчив, чемн. п. с. с. [c.223]

    Метод разработан в 1932 г. из тех соображений, что в вопросе надёжности работы и прочности металлов авиадвигателя температура головки имеет доми -пирующее значение. В этом методе указанная температура является мерой интенсивности детонации. Топливо считается имеющим тем более высокую дето- [c.228]

    Действительно, опыт показывает, что при недетонирующем топливе повышение степени сжатия с 5 до 8 увеличивает мощность двигателя легкого типа примерно иа 25% и снижает удельный расход топлива примерно на 23%. Понятно поэтому, что основное направление в развитии современного моторостроения определилось в сторону конструирования легких двигателей с повышенной степенью сжатия. Серьезным препятствием на этом пути является, однако, детонация топлива. Так, например, при работе на многих выдающихся по своим качествам бензинах прямой гонки, в частности на грозненском и краснодарском авиабензинах, применение двигателей со степенью сжатия выше 5,4—5,8 оказывается унге невозможрплм из-за наступления детонации, последняя же, как было показано выше (ср. рис. 126 на стр. 675), вызывает резкое падение мощности и экономичности двигателя. Естественно, таким образом, что снижение детонационных свойств моторного топлива является одной из актуальнейших задач топливной проблемы. [c.679]

    С чисто физической точки зрения детонацию топлива в моторе можно представить следуюш,им образом [18]. Пусть смесь топлива с воздухом, сжатая в цилиндре двигателя и нагретая до температуры, близкой к температуре ее самовоспламенения, возгорается, например, от свечи. Вначале образующийся фронт пламени распространяется норм ально при этом газообразные продукты сгорания, естественно, должны увеличивать общую упругость газовой смеси и ее температуру. Когда температура несгорев-шей части газовой смеси достигает температуры ее самовоспламенения, происходит мгновенное самовозгорание, сопровождаемое резким скачком давления, которое и передается стенками цилиндра в виде характерного стука. Опыт показывает, что между температурой самовоспламенения топлива и склонностью его к детонации, характеризуемой наивысшей полезной степенью сжатия (И. П. С. С.) для данного топлива, действительно наблюдается прямая зависимость (табл. 162). [c.687]

    Наиболее важным проявлением преждевременного воспламенения является, пожалуй, появление весьма неритмичной, резкой и х ромкой детона ции (это явление имеет специальное название wild ping >). Разработана методика для определения стойкости высококачественных топлив к такого рода нарушениям нормального сгорания при нормальном зажигании в стандартных легковых ав омобилях получаемые результаты выражали в величинах октанового числа. Отложения, являвшиеся источником преждевременного воспламенения, накапливались на протяжении 320—640 км пробега в режиме малой нагрузки. Результаты этих испытаний для одного автомобиля приведены на фиг. 18. Можно видеть, что стойкость товарных высококачественных бензинов к воспламенению изменяется в достаточно широких пределах и поэтому оказывает важное влияние на стойкость этих топлив к рассмотренному выше виду детонации. Топливо с низкой стойкостью к воспламенению более склонно к детонации, чез.1 можно предполагать на основании его октанового числа. [c.405]

    Детонация топлива и октанввое число. Коэффициент полезного действия двигателя зависит от степени сжатия горючей смеси. Степень сжатия-отношение первоначального объема бензино-воздушной смеси, которая засасывается в цилиндр, к конечному объему после сжатия. Повышение степени сжатия дает возможность экономить топливо и увеличивать мощность двигателя. Увеличение же мощности двигателя, например, автомобиля, означает увеличение скорости и грузоподъемности, уменьшение расхода топлива. При нормальном сгорании топлива давление внутри цилиндра повышается непрерывно, скорость сгорания 20—25 м сек. При неправильном сгорании происходит детонация — смесь бензина с воздухом вспыхивает мгновенно со взрывом, скорость сгорания 1500—2000 м/сек. При этом быстро выделяется огромное количество газов, что приводит к резкому повышению давления внутри цилиндра. Удар детонационной волны о стенки цилиндра и поршень создает стук мотора. Следствие детонации — неправильная работа мотора, снижение мощности двигателя, повышение расхода горючего, прогар и разрушение отдельных частей мотора. [c.136]

    Испытания ироводят нри начальной детонации топлива в цилиндре. [c.492]

    Рассмотрим явления, происходящие при сферической детонации топливо-кислородных и топливо-воздзопных смесей. Распространение сферической детонационной волны отличается от распространения плоской детонационной волны в трубке постоянного сечения прежде всего тем, что в первом случае поверхность ударной волны, распространяющейся во фронте детонационной волны и обеспечивающей воспламенение ударно-сжатого газа, непрерывно возрастает как квадрат ее радиуса, во втором случае поверхность ударной волны остается постоянной. Из эксперимента известно, что плоская детонационная волна может стационарно распространяться со скоростью, пониженной на 10—15% по сравнению с расчетной. Следовательно, если при распространении сферической детонационной волны обеспечить условия, при которых падение скорости не будет превышать 10—15% от расчетной, то такая волна, по-видимому, будет распространяться стационарно. Из чисто геометрического рассмотрения структуры сферической детонационной волны можно получить зависимость ослабления ударной волны во фронте сферической детонационной волны от ее радиуса и периода индукции воспламенения смеси в условиях сжатия ее ударной волной [7]. Эта зависимость имеет следующий вид  [c.185]

    Химия элементоорганических соединений стала бурно развиваться с конца XIX в. и теперь является важным направлением орга нического синтеза. Многие металлоорганические веп ества используются в промышленности и сельском хозяйстве. Так, применение Киппингом [1] методов Гриньяра для синтеза кремний-органических соединений привело в конечном итоге к созданию новой отрасли химической промышленности, выпускающей крем-нийорганические полимеры — силаны. Производство кремний-органических продуктов в настоящее время составляет более 27 ООО т в год [2]. Исследования Миугли [1], показавшие, что органические соединения свинца являются эффективным средством борьбы с детонацией топлива в двигателях, положили начало промышленному производству тетраэтилсвинца, которое достигло 227 ООО т в год [3]. Объем производства оловоорганических соединений достиг примерно 1360 т в год [4]. Они применяются для стабилизации поливинилхлорида, в качестве антиоксидантов для каучуков, как катализаторы полимеризации оле-финов и как фунгициды. Алюминийалкилов потребляется 2720 т в год [5]. Органические соединения ртути, цинка и магния, находящие различное применение, производятся в небольшом количестве в основном из-за их высокой стоимости. [c.208]

    Стуки в двигателе. При звонких стуках в цилиндрах двигателя, причиной которых могут быть преждевременные вспышки или детонация топлива, необходимо перевести рычаг опережения зажигания магнето в положение большего запаздывания и снизить давление топливного газа. Если после этого стуки не прекратятся, нужно остановить газомотокомпрессор и выяснить причину их возникновения при резких стуках в цилиндрах, происходящих вследствие чрезмерного износа поршневых колец, следует остановить газомотор и сменить поршневые кольца, а при большом износе канавок сменить силовой поршень нри появлении глухих, со скрипом ударов, сопровождаемых быстрым падением угловой скорости вращения (явление, характерное для заедания поршня), необходимо немедленно остановить газомотокомпрессор вручную прокачать масло в цилиндр из лубрикатора снять крышку силового цилиндра, налить в цилиндр немного керосину и оставить там на несколько часов затем повернуть вал и вручную извлечь поршень. Пуск двигателя в ход разрешается после удаления задиров на поршпе и зеркале цилиндра наждачным камнем при появлении резких стуков, возникающих при значительных выработках шатунных подшипников или ослаблении шатунных болтов, нужно немедленно остановить газомотокомпрессор для устранения причин, вызывающих эти недостатки при появлении глухого стука вследствие ослабления коренных подшипников или их выработки следует остановить газомотокомпрессор и произвести перетяжку подшипников при обнаружении эллиптичности (овальности) шеек вала требуется переточка их и перезаливка подшипников. [c.172]


ДЕТОНАЦИЯ

На некоторых режимах работы автомобиля, обычно связанных с большой нагрузкой, при использовании бензина, качество которого не полностью отвечает требованиям двигателя, может возникнуть особый вид сгорания рабочей смеси, так называемое детонационное сгорание. Такое сгорание сопровождается появлением характерного звонкого металлического стука, повышением дымности выхлопа и увеличением температуры в цилиндрах двигателя.
Все внешние признаки и проявления детонации хорошо известны, однако, причины возникновения и механизм этого явления до сего времени выяснены не полностью. Существует несколько теорий, объясняющих сущность детонационного сгорания, но наиболее общепризнанной из них в настоящее время является так называемая перекисная теория.
В основе этой теории лежат труды выдающегося русского ученого акад. А.Н. Баха, который установил, что при окислении углеводородов первичными продуктами являются перекисные соединения типа гидроперекиси R—О—О—Н или диалкилперекиси R—О—О—R. Перекиси относятся к разряду весьма нестойких соединений, обладающих большой избыточной энергией. При определенных температурах и давлении перекисные соединения могут самопроизвольно разлагаться с выделением большого количества тепла и образованием новых активных частиц.                      
Процесс окисления углеводородов бензина кислородом воздуха начинается с момента производства бензина на заводе и продолжается вплоть до сгорания бензина в двигателе. Скорость окисления зависит от температуры. При повышении температуры бензина на 10° С скорость его окисления возрастает в 2, 2—2, 4 раза.
При хранении и транспортировке бензина температура его обычно невысока, поэтому окисление углеводородов и образование перекисных соединений происходит весьма медленно. Перекисные соединения в таких условиях не накапливаются, а подвергаются дальнейшему окислению с образованием смолистых веществ.
Энергичное окисление углеводородов бензина начинается в камере сгорания в конце такта сжатия рабочей смеси. При движении поршня к в.м.т. непрерывно повышается температура и давление в рабочей смеси и возрастает не только скорость окисления углеводородов, но в процесс окисления вовлекается все большее и большее количество различных соединений. Процессы окисления приобретают особенно большую скорость после воспламенения смеси и образования фронта пламени. По мере сгорания рабочей смеси температура и давление в камере сгорания быстро нарастают, что способствует дальнейшей интенсификации процессов окисления в несгоревшей части рабочей смеси. На последние порции несгоревшего топлива, находящиеся перед фронтом пламени, высокие температура и давление действуют наиболее длительно. Вследствие этого в них особенно интенсивно накапливаются перекисные соединения, поэтому наиболее благоприятные условия для перехода нормального сгорания в детонационное создаются при сгорании именно последних порций рабочей смеси.
Описанные выше процессы окисления углеводородов с образованием перекисных соединений протекают в двигателе всегда, независимо от того, какое сгорание имеет место: нормальное или детонационное.
Если в двигателе используется такой бензин, в составе которого преобладают углеводороды, не образующие при окислении большого количества перекисных соединений, то концентрация перекисей в последних порциях смеси не достигает критических значений, и сгорание заканчивается нормально, без возникновения детонации.
Если при окислении бензина в последних порциях смеси накапливается много перекисных соединений, то свыше некоторого критического значения происходит их взрывной распад с образованием так называемого «холодного пламени». Продуктами сгорания в этом пламени являются главным образом альдегиды и СО, так что и энергия, выделяемая в «холодном пламени», составляет лишь малую часть от полной теплоты сгорания топлива (5—10%) с соответственно незначительным повышением температуры. Свечение холодного пламени обязано оптическому возбуждению молекул формальдегида непосредственно при их образовании, т. е. возникает за счет энергии химической реакции (хемилюминесценция).
Распространение холодного пламени по рабочей смеси, в отличие от -нормальных горячих пламен, осуществляется исключительно диффузией в свежую смесь активных частиц, радикалов, образующихся при распаде перекисей. Результатом холоднопламенной стадии является замена исходного, относительно инертного углеводорода химически активной смесью органических перекисей, альдегидов и свободных радикалов. Эта активная смесь подвергается дальнейшему окислению и после некоторого периода индукциипроисходит новый взрывной распад перекисных соединений, аналогичный прежнему, но с вовлечением большей массы исходной смеси и с участием большего количества перекисных соединений.
При этом возникает особый тип пламени, промежуточный между холодным и горячим, названный А. С. Соколиком [ ] «вторичным холодным пламенем». Реакция идет в нем так же, как в холодном пламени, не до конечных продуктов СО2 и Н2О, а до СО, но степень разогрева в этом пламени уже велика и соответствует выделению примерно половины полной энергии сгорания, поэтому «вторичное холодное пламя» распространяется с большей скоростью не только за счет диффузии активных центров, но и за счет теплопередачи. После прохождения «вторичного холодного пламени» остается на гретая до высокой температуры смесь СО и неиспользованного кислорода. При достаточно высокой концентрации активных центров происходит цепочечно-тепловой взрыв этой смеси, рождающий настоящее горячее пламя, т. е. происходит самовоспламенение [1].
Вначале самовоспламенение и образование нового фронта горячего пламени происходит в одном или нескольких местах несгоревшей части рабочей смеси. Одновременно с новым фронтом горячего пламени возникает новый фронт ударной волны. Ударные волны, распространяясь по нагретой активной смеси, в которой предпламенные реакции близки к завершению, стимулируют самовоспламенение остальной несгоревшей части рабочей смеси. При этом скорость распространения фронта горячего пламени в оставшейся части смеси становится такой же, как и скорость распространения ударных волн, т. е. появляется детонационная волна сгорания, имеющая скорость до 2000—2500 м/сек.
Таким образом, сущность явления детонации состоит в весьма быстром завершении процесса сгорания в результате многостадийного самовоспламенения части рабочей смеси перед фронтом пламени, сопровождающегося возникновением ударных волн, которые, в свою очередь, стимулируют сгорание всей оставшейся рабочей смеси со сверхзвуковой скоростью.
Изложенные выше представления о цепном механизме детонационного сгорания основаны на трудах акад. Н. Н. Семенова и подтверждаются многочисленными экспериментальными данными.
Рисунок 1 иллюстрирует исследования, перемещения фронта пламени при нормальном и детонационном сгорании смеси в специальном двигателе, оборудованном аппаратурой для скоростной фотосъемки. Очаг детонационного сгорания отмечен в наиболее удаленном от свечи зажигания месте. Весь процесс детонационного сгорания завершился при повороте коленчатого вала на 6—7° после в. м. т., тогда как нормальное сгорание в этих условиях протекало значительно дольше и заканчивалось при повороте коленчатого вала более чем на 14° после в. м. т. (Рисунок 1).
В пользу многостадийного воспламенения несгоревшей порции рабочей смеси говорит тот факт, что в спектре испускания пла-


Рисунок 1 . Распространение фронта пламени в цилиндре двигателя. Сплошными ли-
ниями обозначены мгновенное положение фронта пламени через каждые 2° поворота
коленчатого вала:

А — при угле опережения зажигания 20° до ВМТ и нормальном сгорании; Б — при угле опе-
режения зажигания 19, 2° до ВМТ и сгорании с детонацией; Х— искра; Д — место возникно-
вения детонации.


мени в детонационной зоне исчезают характерные для углеводородных пламен полосы С—С и С—Н. Это обстоятельство свидетельствует о том, что горячее пламя возникает в данном случае не в исходной углеводородо-воздушной смеси, а в продуктах ее превращения, содержащих главным образом СО. При помощи спектров поглощенияв смеси перед детонационным воспламенением обнаружены органические перекиси и альдегиды и, наконец, специфические для холодных пламен возбужденные молекулы формальдегида [1].
Установлено, что введение в камеру сгорания небольших количеств диэтилперекиси (С2H5ООС2H5) или этилгидроперекиси (С2Н5ООН) вызывает очень сильную детонацию. Резкую детонацию вызывало введение гидроперекиси ацетила (СНзСООН). В последней порции рабочей смеси в двигателе перед началом детонации были обнаружены органические перекиси, аналогичные гидроперекиси ацетила, в таких количествах, которые по опытам с чистой перекисью необходимы для вызова детонации [ ].
Внешние признаки детонационного сгорания мы уже отмечали: характерный стук, дымный выхлоп и перегрев двигателя. Металлический стук является результатом многократных периодических отражений ударных волн от стенок камер сгорания. При этом на индикаторных диаграммах в конце сгорания регистрируются вибрации давления в виде ряда постепенно затухающих острых пиков (рис. Рисунок 2). Частота вибраций давления примерно такая же, как и основная частота слышимых стуков — порядка нескольких тысяч гц. В связи с этим при детонации мы слышим звонкий металлический стук высоких тонов.

Рисунок 2 . Типичные индикаторные диаграммы двигателя с искровым зажиганием при работе
с детонацией.

 

Само по себе повышение давления, возникающее во фронте ударных волн, с точки зрения механической прочности деталей двигателя, не представляет особой опасности, так как эти пики давления действуют в виде крайне коротких импульсов, длящихся менее одной десятитысячной доли секунды.
Однако ударные волны при своем многократном отражении от стенок могут механически    «сдирать» масляную пленку с поверхности   гильзы, что приводит к увеличению износа цилиндров и поршневых колец. Кроме того, вибрационный характер нагрузки на поршень при наличии детонации может вызывать разрушение антифрикционного слоя в шатунных подшипниках [ ].
В результате большой скорости и взрывного характера сгорания при детонации часть топлива и промежуточных продуктов сгорания «разбрасывается» по объему камеры, перемешивается с конечными продуктами сгорания и не успевает полностью сгореть. Следствием неполноты сгорания смеси при детонации является увеличение дымности выхлопа.
Главная опасность детонации заключается в повышенной отдаче тепла от сгоревших газов в стенки камеры сгорания и днище поршня из-за более высоких температур в детонационной волне и увеличения коэффициента теплоотдачи в результате срыва пограничного слоя более холодного газа [3].
Увеличенная теплоотдача в стенки приводит к перегреву двигателя и может вызвать местные разрушения поверхности камеры сгорания и днища поршня, первоначально выражающиеся в появлении на поверхности металла небольших щербин. Часто в первую очередь происходит разрушение кромок прокладки между цилиндром и головкой, завершающееся ее прогоранием. Характерно расположение таких разрушений во вполне определенных для дан ного двигателя местах, зависящих от конфигурации камеры сгорания, что связано с зонами преимущественного возникновения детонации и условиями отражения ударных волн от стенок [3].
Следует отметить, что еще до появления каких-либо видимых разрушений работа двигателя с детонацией ведет к повышенному износу деталей [ ]. Так, в Таблица 1 приведены результаты исследования [ ] влияния детонации на износ цилиндров. Опыты проводились на шестицилиндровом двигателе таким образом, что три цилиндра работали с детонацией, а три других — без детонации.
Через 200 ч испытаний проводился второй этап, во время которого три цилиндра, ранее работавшие без детонации, переводились на детонационный режим, и наоборот. Исследования показали, что при работе двигателя с детонацией, в тех случаях, когда не наблюдается аварийных разрушений, происходит снижение его долговечности в 1, 5—3 раза.


Таблица 1 . Влияние детонации на износ (в мк) цилиндров [30]

Условия испытаний

Средний
макси-
мальный
износ

Средний
износ в
верхнем
поясе

Средний
износ по
всем
поясам

Работа с детонацией

 

 

 

в течение 100 ч

 

 

 

I этап

11, 0

5, 0

2, 7

II этап

13, 3

5, 3

2, 5

в течение 200 ч

 

 

 

I этап

19, 4

9, 7

4. 6

II этап

21, 1

10, 9

4, 8

Работа без детонации

 

 

 

в течение 100 ч

4, 6

2, 4

1, 8

I этап

4, 1

1, 1

1, 3

II этап

 

 

 

в течение 200 ч

8, 1

4, 1

3, 1

I этап

5, 5

2, 0

2, 9

II этап

 

 

 

 

Распределение износов по высоте цилиндра видно из данных, приведенных на Рисунок 3. Они свидетельствуют о том, что длительная работа двигателя с детонацией совершенно недопустима.
Основные положения перекисной теории детонации позволяют объяснить влияние различных факторов на возникновение детонационного сгорания в двигателе и помогают наметить пути борьбы с этим явлением.
Согласно перекисной теории детонации повышение температур и давления в цилиндрах двигателя должно способствовать ускорению образования перекисных соединений и быстрейшему достижению критических концентраций, приводящих к детонации. Увеличение продолжительности пребывания последних порций топлива в камере сгорания также должно вести к образованию критических концентраций перекисных соединений и возникновению детонации.
Эти положения хорошо объясняют влияние на возникновение детонационного сгорания таких показателей, как степень сжатия двигателя, форма камеры сгорания, диаметр цилиндра, материал поршней и головки блока цилиндров, наличие отложений нагара, угол опережения зажигания, число оборотов коленчатого вала, температура и влажность окружающего воздуха, состав смеси, температура охлаждающей жидкости и т. д. [ , , , , ].

Рисунок 3 . Радиальный износ цилиндра при работе двигателя [16].

Детонация в двигателе с цилиндром увеличенного диаметра при всех прочих равных условиях возникает быстрее, поскольку в таком двигателе ухудшаются условия отвода тепла. Форма  камеры  сгорания должна быть такой, чтобы в ней не было мест, значительно удаленных от источника зажигания, и обеспечивался наилучший отвод тепла от той части рабочей смеси, которая догорает в последнюю очередь.
Алюминиевые   поршни и головка блока цилиндров лучше отводят тепло, чем чугунные, поэтому условия для возникновения детонации в двигателях с алюминиевыми поршнями и головкой блока цилиндров менее благоприятны. Отложения нагара в камере сгорания затрудняют отвод тепла и тем самым способствуют возникновению детонации. При увеличении числа оборотов коленчатого вала сокращается время пребывания топлива в камере до сгорания за счет повышения скорости распространения фронта пламени, что приводит к снижению конечных концентраций перекисных соединений и затрудняет  возникновение детонации.
Детонация в двигателе ослабевает или совсем исчезает при уменьшении угла опережения зажигания вследствие того, что при этом снижаются температура и давление газов в цилиндре двигателя и остается меньше времени на образование перекисных соединений. Наиболее эффективное средство предотвращения детонации в двигателе — это применение топлива, имеющего достаточную химическую стойкость в условиях камеры сгорания, т. е. обладающего необходимыми антидетонационными свойствами.

Список литературы:


Соколик А.С., Сгорание в транспортных поршневых двигателях. Изд. АН СССР, 1951, стр. 37. Льюис Б., Химические основы работы двигателя, Издатинлит, 1948, стр. 152. Воинов А. Н., Процессы сгорания в быстроходных поршневых двигателях, Изд. «Машиностроение», 1965. Berry R., Auto Forics, 66,  № 7, 48(1966). Аpонов Д.М., Маст В.С., Автомобильный транспорт, № 12, 19 (1956). Коenig G. F., Me Lean I. R., SAE J., 69, № 3, 77, (1961). Ваpшавский И.Л., Труды Института двигателей АН СССР, вып. 6, Изд. АН СССР, 1962, стр. 94. Stern А.С., J. Air Pollution Control Assoc., 13, № 2, 91 (1963). Маpкова И.В., Полухин Е. С., Автом. пром., № 9 (1964). Гуреев А.А., Аронов Д.М., Автом. пром., № 5 (1965).

Сэкономить или разрушить — грань может быть тонкой. Октановое число, детонация и расходы

Допустим, вы заправляете свой автомобиль 95-м бензином. На какой сорт перейти, чтобы тратить меньше денег на заправке? Ответ «на 92-й» кажется очевидным, ведь он почти на 5% дешевле. Но есть владельцы, которые, наоборот, переходят на более дорогой 98-й – и тоже экономят! Парадокс? Вовсе нет. Сейчас объясним.

Октановое число и детонация

Октановое число характеризует детонационную стойкость бензина, то есть его способность противостоять самовоспламенению при сжатии. Детонационное сгорание, по сути, представляет собой серию взрывов и способно повредить двигатель, поэтому его необходимо избегать. Про детонацию и способы борьбы с ней мы подробно рассказывали в отдельном материале, который рекомендуем к прочтению.

Применительно к нашей теме важно понимать: чем выше детонационная стойкость топлива (больше его октановое число), тем больший угол опережения зажигания можно выставить без риска неконтролируемого взрывного сгорания топливовоздушной смеси при увеличении давления и температуры в камере сгорания.

Современные двигатели имеют большую степень сжатия, работают при высоких рабочих температурах (выше 100°С) и на грани детонации – именно так достигается максимальная эффективность с точки зрения крутящего момента и топливной экономичности. Соответственно и рассчитаны они на высокооктановый бензин.

Здесь стоит напомнить, что при определении октанового числа могут применяться моторный и исследовательский методы. Последний – как раз наш случай: на белорусских АЗС все топливо имеет маркировку АИ, то есть его октановое число определено по исследовательскому методу.

И раз уж об этом зашла речь, напомним, что в США октановое число бензина AKI (antiknock index) и вовсе определятся как среднее арифметическое между октановым числом по моторному методу и по исследовательскому. То есть американский 87-й примерно соответствует нашему АИ-92, а 91-й – АИ-95.

Какая разница

В теории чем выше октановое число бензина, тем большую отдачу можно получить от мотора, тем мягче он будет работать и тем выше окажется его экономичность. Но только в том случае, если он на это топливо рассчитан.

В современных двигателях блок управления выставляет угол опережения зажигания, ориентируясь на показания датчика детонации, который жестко закреплен на двигателе и срабатывает в случае вибраций (это и есть один из признаков детонации). Но диапазон углов ограничен: дальше предельных значений система уходить не будет. И это касается движения в обоих направлениях.

Казалось бы, современные турбомоторы рассчитаны на октановое число 95 единиц по исследовательскому методу. Но в свое время на белорусский и российский рынок выводились, например, Ford 1.5 Ecoboost или Renault 1.3 TCe, где официально допускалось использование АИ-92. Это возможно как раз за счет того, что система управления двигателем обеспечивает его работу и на таком топливе.

А если бы не обеспечивала? В свое время двигатели Ford 2.0 Ecoboost отметились случаями разрушения поршней – по одной из версий причина была как раз в детонации, а возникала она из-за того, что система управления допускала достаточно длительную работу моторов в опасных режимах. После этого автомобили массово отзывались для замены прошивки.

Поэтому, если мы говорим про выбор топлива, здесь важно, на какое октановое число бензина в принципе рассчитан тот или иной двигатель. Например, допускается использование АИ-92 – АИ-95. Заявленные производителем характеристики двигатель должен выдавать на 95-м бензине, при этом использование 92-го допустимо, но с ним мощность может быть ниже. А вот переход на 98-й бензин в этом случае, скорее всего, будет лишен смысла, так как топливные карты и предельные значения углов опережения зажигания все равно ограничены.

В свое время, когда на наших АЗС только появился АИ-98, мы провели эксперимент: взяли несколько автомобилей и измерили максимальный крутящий момент и мощность на 95-м и 98-м. Положительный эффект наблюдался на тех машинах, где двигатель был рассчитан на большее октановое число. А вот на автомобиле с прошивкой именно под АИ-95 переход на АИ-98 не принес лучших характеристик.

Так на чем дешевле?

То же и с топливной экономичностью: теоретически расход на высокооктановом топливе должен снижаться, об этом же обычно говорят и различные практические испытания. Но иногда экономия или незначительна, или отсутствует вовсе. Одна из причин как раз в конструктивных особенностях двигателя (в частности, степень сжатия, наличие надува, тип топливной системы и т.д.) и в том, как прописаны топливные карты, как прописана программа управления. А ведь есть еще и другие составляющие: режим эксплуатации, стиль вождения, качество топлива.

В свое время мы рассказывали про опыт эксплуатации Peugeot 107 с 1,0-литровым бензиновым двигателем (68 л.с., степень сжатия 11,5:1). «Почитал на форумах, что некоторые владельцы льют 98-й бензин (который, кстати, указан на крышке лючка вместе с 95-м) и что якобы машина едет лучше. Я попробовал – действительно: вибрация уменьшилась, динамика субъективно стала лучше, а расход топлива снизился в среднем на пол-литра относительно 95-го, что при самом «аппетите» довольно внушительно. В итоге по стоимости выходит то же самое, а двигатель работает лучше. Поэтому сейчас езжу на 98-м», – рассказал тогда владелец автомобиля.

В моем случае (атмосферный 1,4-литровый бензиновый двигатель Fiat мощностью 100 л.с., степень сжатия 10,8:1) переход на 98-й субъективно улучшил эластичность в зоне средних оборотов, а вот расход топлива, наоборот, увеличился примерно на 0,3-0,5 л, но, возможно, просто потому, что и «нажимать» в ожидании лучшей отдачи я стал больше. Естественно, с учетом большей стоимости 98-го поездки для меня стали только дороже.

В общем, ответ зависит от каждого конкретного случая, а узнать его можно, проведя сравнения и расчеты, базирующиеся на собственной практике. Думаете сменить сорт топлива? Сначала определите расход (или запас хода на полном баке) на том бензине, который используете обычно, затем пару недель (и несколько баков) покатайтесь на альтернативе – сравните экономичность и проведите расчеты с учетом разницы в стоимости. Только так, экспериментальным путем, вы будете знать точно, что по итогу для вас и вашего автомобиля выйдет дешевле. Главное – не играть на понижение и не использовать топливо с октановым числом ниже требуемого. Сразу вы вряд ли что-то почувствуете, но «на дальней дистанции» риск детонации и негативных последствий будет выше. 

Объяснение бензинового двигателя Mazda Skyactiv-X SPCCI

Объявленная следующей большой вещью для бензиновых двигателей, воспламенение от сжатия с гомогенным зарядом (HCCI) обеспечивает работу, подобную дизельной, при которой сжатие, а не искра, сжигает обедненные смеси воздух/бензин для значительного выигрыша в экономии топлива. По крайней мере, это теория. Неустойчивый и сложный в управлении полезный рабочий диапазон HCCI — и повышение эффективности — ограничивается низкими нагрузками: холостой ход или движение по шоссе. Более высокие обороты и более высокие нагрузки двигателя требуют, чтобы двигатели HCCI вернулись к искровому зажиганию, что является непредсказуемым и сложным процессом.

В течение многих лет проблемы HCCI означали, что производственные приложения ускользали от отраслевых гигантов, таких как Hyundai, General Motors, Ford и Mercedes-Benz. Теперь крошечная Mazda, японский автопроизводитель, которому принадлежит всего 2 процента мирового автомобильного рынка, заявляет, что к 2019 году выпустит в продажу газовый двигатель с воспламенением от сжатия. Однако двигатель Mazda Skyactiv-X технически не использует HCCI, торгуя этим. аббревиатура от SPCCI, или зажигание от сжатия, управляемое свечой зажигания. Словоблудие в сторону, конечный результат тот же, воспламенение от сжатия обедненной воздушно-топливной смеси.Вот как это работает. Внимание, ботаник! Это сложно.

Резюмируя, вот как работают двигатели

Понимание Skyactiv-X становится легче, если вы знакомы с циклом сгорания Отто четырехтактного бензинового двигателя, работой дизельного двигателя и, наконец, HCCI. Начнем с газового двигателя, который смешивает воздух и топливо во время такта впуска (поршень движется вниз в цилиндре), а затем воспламеняет его в конце такта сжатия (поршень движется вверх в цилиндре) с помощью свечи зажигания.Хлопнуть! Начинается рабочий такт, поршень направляется обратно вниз, передавая энергию горящего топлива коленчатому валу, раскручивая двигатель. Когда поршень снова поднимается, выпускной клапан открывается, и побочные продукты сгорания выталкиваются из камеры, и цикл возобновляется.

Дизель, с другой стороны, всасывает и сжимает только воздух во время тактов впуска и сжатия. Сгорание приурочено не к искре — у дизелей нет свечей зажигания — а к впрыску топлива в конце такта сжатия, которое сгорает из-за присутствия более горячего газа, создаваемого более высокой компрессией в цилиндре.Двигатель HCCI находится где-то посередине. Хотя он смешивает свою воздушно-бензиновую смесь во время такта впуска, как в двигателе с циклом Отто, эта смесь самопроизвольно воспламеняется из-за сжатия, как дизель.

Mazda SPCCI отличается от экспериментальных двигателей HCCI, которые демонстрировали крупные автопроизводители (но так и не запустили в производство), тем, что в нем используется свеча зажигания для управления процессами сгорания. Начиная с такта впуска в цилиндр подается сверхбедная топливно-воздушная смесь.Соотношение воздух/топливо варьируется, но всегда намного больше, чем стехиометрическое, или идеальное соотношение воздух/топливо 14,7: 1, и настолько бедное, что его нельзя воспламенить от искры — отсюда необходимость воспламенения от сжатия. Перегородка на впускном отверстии создает завихрение в камере сгорания, заставляя первичную воздушно-топливную смесь прижиматься к стенке цилиндра. В конце такта сжатия вторая порция топлива впрыскивается прямо рядом со свечой зажигания, где она удерживается, как птица в глазу урагана, завихряющейся смесью и быстро воспламеняется от искры.Пламя распространяется от свечи наружу и вниз, создавая волну давления, движущуюся напротив поднимающегося поршня. Увеличение эффективного давления в цилиндре (не фронт пламени) сжигает первичную воздушно-топливную смесь и инициирует рабочий такт.

Mazda обеспечивает еще более точный контроль над сочетанием искрового зажигания и воспламенения от сжатия, изменяя волну давления пламени с помощью регулировки времени впрыска и зажигания. Изменения этой волны давления, конечно же, приводят к изменениям эффективного давления в цилиндрах, что делает Skyactiv-X де-факто двигателем с переменной степенью сжатия.Однако, в отличие от предстоящего двигателя Infiniti Variable Compression-Turbo, который механически изменяет степень сжатия (расчет на основе минимального и максимального объема цилиндра), X имеет фиксированную степень сжатия, но изменяет эффективных давлений в каждом цилиндре.

Но как, черт возьми. . . ?

Естественно, SPCCI Mazda началась с попытки построить двигатель HCCI. Mazda быстро столкнулась с теми же проблемами, что и другие автопроизводители. Контролировать однородное сгорание, которое в противном случае равнозначно потенциально опасному предварительному зажиганию, сложно без синхронизации искры или впрыска, что требует жесткого контроля количества воздуха и топлива в цилиндре, а также давления и температуры.Таким образом, HCCI не переносит более высокие обороты двигателя и чрезвычайно чувствителен к колебаниям атмосферного давления, которые возникают при изменении высоты или погодных колебаниях.

Сделайте это правильно, и HCCI будет работать хорошо, хотя в щадящих условиях вождения мало кто когда-либо столкнется во время поездок на работу с педалью до упора. Переходы обратно на искровое зажигание в узких идеальных условиях эксплуатации HCCI (низкие обороты двигателя и малая нагрузка) чреваты такими проблемами, как пропуски зажигания и нежелательное преждевременное зажигание или детонация.Используя искру для управления процессами, Mazda решает большинство этих проблем и расширяет рабочий диапазон воспламенения от сжатия (CI) до более высоких оборотов двигателя и даже при умеренных нагрузках, например, при ускорении. По-прежнему происходит самовозгорание, но, по словам инженера Mazda, это «хороший стук» или детонация, которая инициируется или возникает во время рабочего такта. Сравните это с «плохим стуком», который представляет собой преждевременное зажигание во время такта сжатия, из-за которого двигатели взрываются. Предварительное зажигание и детонация разные, но в разговоре их часто меняют местами.Mazda может назвать один «хорошим», но вы не хотите ни того, ни другого в своем двигателе.

Еще одним ключом к более частому запуску CI является небольшой нагнетатель типа Roots с ременным приводом, который может обеспечить максимальное давление наддува около 7,0 фунтов на квадратный дюйм. Это не для увеличения мощности; вместо этого нагнетатель добавляет в двигатель больше воздуха для данного количества топлива, сохраняя смесь достаточно бедной для воспламенения от внутреннего сгорания даже при более высоких оборотах двигателя. Он сцеплен, чтобы он мог разъединяться при более низких оборотах двигателя, чтобы соотношение воздух/топливо не становилось слишком обедненным.

Охлаждаемая система рециркуляции отработавших газов (EGR) с электронным управлением, заимствованная у CX-9, помогает контролировать температуру сгорания, тогда как серийный газовый четырехцилиндровый двигатель Skyactiv-G имеет регулируемые фазы газораспределения на стороне впуска и выпуска. , система SPCCI заменяет гидравлический привод выхлопа G на более быстрое электрическое управление (как и G, он также использует электронное срабатывание для стороны впуска). Поскольку отсутствие перекрытия клапанов в режиме CI может усложнить продувку выхлопных газов, а второй впрыск топлива во время SPCCI воспламеняется почти сразу, как топливо, впрыскиваемое в дизельный двигатель, Mazda нуждалась в способе минимизировать образование сажи.Решение? Система впрыска топлива под высоким давлением, которая способствует более быстрому распылению второго впрыска топлива для более чистого сгорания.

Wizbangery SPCCI, установленный на 2,0-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель, обеспечивает мощность около 190 лошадиных сил и 207 фунт-фут крутящего момента. Сравните это с нынешним 2,0-литровым двигателем Skyactiv-G Mazda 3, его 155 пони и 150 фунт-фут. Mazda также обещает повышение эффективности на 30 процентов, и не только в циклах испытаний EPA по экономии топлива. Нам показали графики, сравнивающие расход топлива при различных оборотах двигателя и нагрузках как для Skyactiv-G, так и для нового Skyactiv-X, и в то время как эффективная зона G выглядит как небольшое пятно между осями нагрузки и оборотов двигателя, эффективная зона X выглядит как будто кто-то уронил на него большой шарик мороженого.Он просто более эффективен в более широком диапазоне скоростей и нагрузок, поскольку может работать в модифицированном режиме CI.

Корпоративный акцент Mazda на удовольствии от вождения имеет множество последствий. Инженеры говорят нам, что передаточные числа имеют гораздо меньшее влияние на эффективность X, чем на G, что позволяет использовать более короткие передаточные числа, которые улучшают реакцию, одновременно побуждая двигатель оставаться в эффективном режиме CI с более низкими нагрузками. Но разве более быстрое вращение двигателя не вредно для экономии топлива? Помните, что Mazda может подавать в двигатель достаточное количество воздуха через нагнетатель на более высоких оборотах, чтобы поддерживать достаточно бедную воздушно-топливную смесь для события CI.Даже в режиме искрового зажигания X использует очень бедную топливную смесь и использует цикл Аткинсона (или цикл Миллера, если включен нагнетатель), в котором впускной клапан закрывается в конце такта сжатия, чтобы максимизировать эффективность мощности (расширения). Инсульт.

Из-за отсутствия более тяжелого блока цилиндров, секвентального турбокомпрессора и дополнительного оборудования для снижения выбросов, которое удорожает 2,2-литровый дизельный двигатель Skyactiv-D от Mazda, производство X лишь немного дороже, чем Skyactiv-G.В образе прототипа X не имеет ничего общего со Skyactiv-G, хотя большая часть волшебства по-прежнему заключается в программном обеспечении X. Существуют предварительно загруженные карты двигателя для того, что должно происходить — с использованием искрового зажигания, CI или их сочетания — при заданных положениях дроссельной заслонки, оборотах двигателя и нагрузках. На практике компьютер сверяет показания датчика детонации каждого цилиндра с этими базовыми настройками и вносит необходимые коррективы в соотношение воздух/топливо и рециркуляцию отработавших газов.

Есть недочеты, которые нужно отработать, а именно шум, создаваемый так называемым «хорошим» стуком при переходах между искровым и компрессионным зажиганием, а также окончательная настройка управления двигателем и проверка на долговечность.Но у Mazda есть два года, чтобы сделать это правильно. На данный момент у него есть работающий бензиновый двигатель с воспламенением от сжатия и четкий план по выпуску этого двигателя в продажу в качестве опции премиум-класса по сравнению с его вездесущим Skyactiv-G. Маленькая компания может быть относительно скудной, но, как и Skyactiv-X, она работает плохо.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на фортепиано.ио

Влияние присадки к бензину на характеристики сгорания и выбросов двигателя с воспламенением от сжатия с частичным предварительным смешиванием н-бутанола при различных параметрах

Влияние коэффициента избытка воздуха

Это испытание предназначено для изучения влияния λ на характеристики сгорания и выбросов смесей н-бутанол/бензин с различными соотношениями компонентов. В ходе испытаний T в контролировали при 120 °C, n устанавливали при 1200 об/мин, а время непосредственного впрыска топлива в цилиндр поддерживали на уровне 20 °C после впуска в максимальное положение. центр. λ составлял 2,0, 2,5 и 3,0 соответственно.

Давление в цилиндре и HRR

На рисунке 2 показано влияние λ на давление в цилиндре и HRR четырех тестовых топлив B100, B90G10, B80G20 и B70G30. Видно, что с уменьшением λ , P max и HRR max постепенно увеличиваются. Это связано с тем, что по мере уменьшения λ увеличивается концентрация смеси, увеличивается количество топлива в единице объема смеси, ускоряется скорость химической реакции и увеличивается тепловыделение, вызывая увеличение P max и рупий макс. .При тех же λ , P max и HRR max четырех видов топлива сначала увеличиваются, а затем уменьшаются по мере увеличения соотношения бензинов. Результаты эксперимента с чистым н-бутанолом согласуются с предыдущими публикациями 2,23,34 . Когда T в равно 120 ℃, λ равно 2,5 и n равно 1200 об/мин, давление в цилиндре и HRR 13 190 B100 близки к эталонным результатам. .При содержании бензина в смеси 10 % P max и HRR max достигают максимальных значений. Для B90G10, с λ изменений с 3,0 до 2,0, P MAX увеличивается с 4,67 до 6,39 МПа, а HRR MAX увеличивается с 0,077 KJ/° CA. CA. CA. Из свойств топлива видно, что по сравнению с н-бутанолом бензин имеет более высокую теплоту сгорания, меньшую вязкость и скрытую теплоту парообразования.После добавления небольшого количества бензина в н-бутанол улучшается качество распыления смеси и повышается теплотворная способность смеси. При тех же Т в приготовление горючей смеси происходит более равномерно, что способствует ускорению скорости химической реакции, увеличивается тепловыделение при окислении топлива, быстро растет давление в цилиндрах, поэтому Р max и HRR max значительно увеличиваются.Активность н-бутанола выше, чем у бензина в низкотемпературной стадии окисления ПХИ. На потребление н-бутанола в основном влияет ОН. В то же время ОН, образующийся при окислении н-бутанола, способствует окислению бензина 30 . Когда соотношение бензина в смеси превышает 10%, эффекты испарения и распыления смесей н-бутанол/бензин лучше, и теплотворная способность смесей увеличивается, в то время как содержание н-бутанола в смесях в это время уменьшается, а уменьшение количества ОН, образующегося на низкотемпературной стадии реакции, не способствует окислению смесей, поэтому скорость реакции горения снижается и HRR замедляется, что вызывает max на уменьшение, и в то же время соответствующие угловые положения коленчатого вала сдвигаются назад.Как видно, точка подъема кривой HRR для четырех видов топлива при различных значениях λ с в основном одинакова, и эти три смеси не сильно отличаются от B100. Однако при трех различных λ s, P max и HRR max сжигания PPCI, работающего на н-бутаноле/бензине, выше, чем у B90G100. Определенная доля бензина, добавленного к н-бутанолу, может улучшить сгорание н-бутанола, но по мере увеличения соотношения бензина в смеси давление в цилиндре и HRR имеют тенденцию к снижению.

Рисунок 2

Давление в цилиндре и HRR с разными λ с.

Температура в цилиндрах

На рисунке 3 показано влияние λ на температуру в цилиндрах четырех испытательных видов топлива. Видно, что с уменьшением λ значительно увеличивается T max четырех видов топлива, положение угла поворота кривошипа, соответствующее Кривая температуры цилиндра постепенно становится более крутой.При одной и той же концентрации смеси с увеличением доли бензина T max четырех видов топлива сначала увеличивается, а затем уменьшается. При добавлении бензина в количестве 10% T max увеличивается примерно на 390 К, при этом λ изменяется с 3,0 до 2,0, а T max достигает максимального значения. Это в основном связано с тем, что концентрация увеличивается по мере уменьшения λ , количество топлива в единице объема увеличивается, и общее тепловыделение от сгорания должно увеличиваться, вызывая увеличение T max .В то же время время подготовки к реакции сокращается, тепловыделение цикла значительно увеличивается, а температура в цилиндрах быстро растет, что делает положение угла поворота коленчатого вала, при котором T max , немного увеличивается. Кроме того, при разных значениях λ с точка резкого подъема температуры в цилиндрах B90G10 в определенной степени наступает раньше, чем у трех других видов топлива. Когда λ составляет 2,0, 2,5 и 3,0, точка перегиба B90G10 соответствует углу кривошипа раньше, чем у B100 на 1.4 ° СА, 2,5 ° СА и 0, 3 ° СА. Это связано с тем, что после добавления бензина в н-бутанол повышается теплотворная способность смеси, улучшается качество распыления, происходит более равномерное приготовление горючей смеси, более полное сгорание, увеличивается и концентрируется тепловыделение, HRR max увеличивается, в конце концов соответственно повышается температура в цилиндрах. При добавке бензина более 10% доля н-бутанола в смесях постепенно уменьшается, а общая активность смесей снижается, что не способствует образованию и накоплению активных групп на стадии реакции низкотемпературного окисления, в результате в смеси снижается тепловыделение на высокотемпературной стадии реакции, а также снижается температура в цилиндрах.

Рисунок 3

Температура в цилиндрах с различными значениями λ с.

Фаза сгорания

На рисунке 4 показано влияние λ на CA10 четырех видов топлива. Видно, что с увеличением концентрации смеси СА10 из четырех топлив лишь незначительно отстает и в основном не изменяется. Причины следующие: с одной стороны, увеличивается концентрация смеси, увеличивается ее количество в единице объема смеси, увеличивается доля молекул, участвующих в реакции, обостряются столкновения между молекулами, ускоряется скорость химической реакции, что способствует воспламенению; с другой стороны, при этой температуре впуска увеличивается концентрация смеси, увеличивается количество тепла, поглощаемого парообразованием, снижается температура в цилиндрах, ухудшается качество распыления, а приготовленная смесь недостаточно однородна, что не способствует к зажиганию.Под влиянием комбинированного воздействия концентрация смеси в конечном итоге может увеличиваться и несколько задерживаться. Также можно видеть, что при одном и том же λ , по мере увеличения отношения смеси бензина, CA10 из четырех видов топлива показывает постепенную запаздывающую тенденцию после движения вперед сначала. Когда коэффициент добавления бензина составляет 10%, передний диапазон CA10 является самым большим, но передний диапазон постепенно уменьшается по мере обеднения смеси. CA10 из четырех видов топлива находится после верхней мертвой точки.Это связано с тем, что CA10 сильно зависит от термодинамического состояния в цилиндре в конце такта сжатия. После добавления бензина в н-бутанол снижается скрытая теплота парообразования смеси, улучшается качество распыления и происходит более равномерное приготовление горючей смеси, что способствует образованию и накоплению активных групп в смеси при низкотемпературном окислении. фаза реакции. Это ускоряет скорость химической реакции, температура в цилиндре выше в конце сжатия, а время воспламенения увеличивается.По мере увеличения доли бензина цетановое число смеси постепенно снижается, реакционная способность смеси значительно снижается, воспламенение затруднено, и CA10 постепенно отстает. Видно, что при трех разных λ с добавление небольшого количества бензина к н-бутанолу может изменить фазу горения, заставив СА10 опережать. Однако добавление бензина сверх определенной пропорции может привести к задержке CA10 .

Рисунок 4

На рисунках 5 и 6 показано влияние λ на CA50 и CD четырех тестовых топлив соответственно.Видно, что по мере увеличения λ постепенно отстает λ из четырех топлив, а CD постепенно удлиняется. Это связано с тем, что с увеличением λ концентрация смеси обедняется, количество активированных молекул уменьшается, скорость химической реакции уменьшается, экзотерма горения замедляется и постепенно ухудшается, CA50 постепенно отстает, а CD постепенно удлиняется. Можно видеть, что при одном и том же λ , с увеличением соотношения бензина, изменение четырех видов топлива СА50 в основном аналогично СА10 , демонстрируя постепенную запаздывающую тенденцию после движения вперед сначала.При содержании бензина 10% больше всего продвигается CA50 . После добавления небольшого количества бензина в н-бутанол, CA10 смеси увеличивается, время выделения тепла при сгорании увеличивается, а скорость реакции в цилиндре каждого элемента увеличивается, заставляя CA50 двигаться вперед соответственно. При доле бензина в смеси более 10% активность смеси снижается, СА10 постепенно отстает, и соответствующий СА50 также постепенно смещается назад.Также видно, что при различных λ с, по мере увеличения доли бензина, CD четырех видов топлива имеет тенденцию сначала к уменьшению, а затем к увеличению. CD s у B90G10, B80G20 и B70G30 короче, чем B100, а CD у B90G10 — самый короткий. Когда λ составляет 2,0, 2,5 и 3,0, CD из B90G10 составляет 7,5 ° СА, 7,9 ° СА и 12,1 ° СА. Это связано с тем, что добавление небольшого количества бензина в н-бутанол способствует образованию гомогенной смеси.На стадии реакции низкотемпературного окисления он помогает н-бутанолу генерировать больше OH, что ускоряет разложение топлива и выделение тепла, что приводит к сокращению CD . При содержании бензина в смесях более 10%, хотя смесь получается более однородной, снижается содержание н-бутанола в смесях, снижается активность смесей и количество ОН, образующихся при низких температурах. -Температурная стадия реакции снижается, что подавляет окислительное разложение топлива, скорость реакции горения постепенно снижается, в результате чего CD продлевается.Можно видеть, что добавление небольшого количества бензина к н-бутанолу может изменить фазу сгорания, в результате чего CA50 ускорится, а CD уменьшится. Однако добавление бензина в определенной пропорции может задержать CA50 и продлить CD . В целом, по сравнению с B100, CA50 из трех смесей являются опережающими и CD из трех смесей укороченными при тех же λ .

Рисунок 5 Рисунок 6
Циклическое изменение

На рисунке 7 показано влияние λ на \(\overline{P}_{max}\) и COV Pmax 9005 четырех видов топлива .Можно видеть, что по мере увеличения концентрации смеси \(\overline{P}_{max}\) четырех смесей монотонно увеличивается, и COV Pmax показывает тенденцию к увеличению с обеих сторон и уменьшению в середина. Это связано с тем, что при увеличении λ концентрация смеси уменьшается, а количество тепловыделения уменьшается, что приводит к нестабильному горению и увеличению COV Pmax . Когда λ низкое, концентрация смеси высокая, и смесь детонируется при сгорании, что ухудшает сгорание, снижает стабильность работы двигателя ПКИ и увеличивает его вариативность.Поэтому в определенном диапазоне температура на впуске и правильная концентрация смеси имеют решающее значение для его бесперебойной работы. Также видно, что при одном и том же λ с увеличением соотношения бензиновых смесей \(\overline{P}_{max}\) четырех смесей сначала увеличивается, а затем уменьшается, в то время как тенденция изменения COV Pmax наоборот. Когда коэффициент добавления бензина составляет 10%, \(\overline{P}_{max}\) является самым высоким, а COV Pmax является самым низким.Когда λ составляет 2,0, 2,5 и 3,0, \(\overline{P}_{max}\) B90G10 увеличивается на 17,7%, 21,0% и 12,0% по сравнению с B100 и COV Pmax составляет всего 3,47%, 1,67% и 1,79% соответственно. Это происходит из-за добавления небольшого количества бензина в н-бутанол, приготовление горючей смеси более равномерное, реакция топлива более полная, тепловыделение увеличивается и концентрируется, температура в цилиндрах быстро увеличивается, а постоянная высокотемпературная среда может поддерживаться во время рабочего цикла двигателя, чтобы работа двигателя PPCI была стабильной.Когда количество добавляемого бензина продолжает увеличиваться, количество активных групп, накопленных на низкотемпературной стадии, уменьшается, а количество тепловыделения уменьшается, что приводит к снижению скорости реакции горения, снижению температуры и давления и снижению стабильности горения. Таким образом, диапазон циклического изменения увеличивается. Видно, что при одних и тех же λ , COV Pmax из трех смесей все меньше, чем у B100, особенно B90G10. Стабильность горения смесей лучше.Таким образом, добавление небольшого количества бензина в н-бутанол может улучшить стабильность его горения.

Рисунок 7

Циклическое изменение с различными λ с.

Характеристики выбросов

На рисунке 8 показано влияние λ на выбросы NOx для четырех испытательных видов топлива. Видно, что по мере уменьшения λ выбросы NOx увеличиваются. Это связано с тем, что концентрация смеси увеличивается с уменьшением λ , а температура в цилиндрах постепенно увеличивается, что способствует образованию NOx.Также видно, что выбросы NOx имеют тенденцию сначала немного увеличиваться, а затем постепенно снижаться с увеличением соотношения бензиновых компонентов. В целом, соотношение топливной смеси мало влияет на выбросы NOx, а выбросы NOx для топлива с каждым соотношением смеси низкие и близки к нулю. Когда λ равно 2,0, выбросы NOx B90G10 самые большие. Образование NOx тесно связано с температурой в цилиндрах, концентрацией кислорода и временем высокотемпературной реакции. В двигателе PPCI используется частично гомогенная смесь.Хотя его кислорода достаточно во время процесса сгорания, температура сгорания в цилиндре низкая, а его распределение равномерное. Условия высокой температуры, необходимые для образования NOx, избегаются. В то же время при сгорании двигателя ИППГ происходит практически одновременное сжатие и воспламенение горючей смеси. Его скорость сгорания чрезвычайно высока, а CD коротка, что сокращает время пребывания топлива при высокой температуре, тем самым подавляя образование NOx.Согласно предыдущему анализу, по сравнению с B100, HRR max смесей н-бутанол/бензин больше, а температура в цилиндрах относительно выше, поэтому выброс NOx увеличивается. T max из B90G10 достигает 1868 К, что выше критической температуры для образования NOx, равной 1800 К, поэтому выбросы NOx увеличиваются, но в это время скорость реакции горения выше, а время пребывания высокотемпературной реакции короче.Поэтому увеличение выбросов NOx ограничено. Можно видеть, что при одном и том же λ выбросы NOx всех трех смесей выше, чем B100, особенно B90G10.

Рисунок 8

Выбросы NOx с различными λ с.

На рисунках 9 и 10 показано влияние λ на выбросы HC и CO для четырех тестовых видов топлива соответственно. Видно, что с уменьшением λ выбросы УВ и СО четырех испытуемых видов топлива постепенно снижаются. Как один из промежуточных продуктов процесса горения СО является результатом неполного окисления.В условиях однородного и обедненного смешения его образование тесно связано с температурой в цилиндрах. Видно, что по мере увеличения доли бензина в смеси выбросы СО сначала уменьшаются, а затем постепенно увеличиваются. Когда доля бензина составляет 10%, выбросы CO минимальны при каждой концентрации смеси. Это связано с тем, что при добавлении небольшого количества бензина приготовленная смесь становится более однородной, а температура сгорания в цилиндре выше в конце сжатия, что создает благоприятную среду для окисления СО.Однако, когда доля бензина в смесях превышает 10%, активность смесей снижается и воспламенение затруднено. В зазоры попадает большое количество несгоревшей смеси, которая не может быть полностью сожжена. В то же время температура в цилиндрах падает, что препятствует протеканию реакции окисления СО, поэтому СО 2 не образуется, что приводит к постепенному увеличению содержания СО. выбросы показывают ту же тенденцию изменения, что и CO.Факторы образования УВ в основном включают охлаждающий эффект стенки цилиндра и эффект узкого зазора. При доле бензина 10% выброс УВ минимален при каждой концентрации смеси. Из предыдущего анализа видно, что после добавления небольшого количества бензина в н-бутанол давление и температура в цилиндре увеличиваются, так что эффект охлаждения стенок цилиндра и эффект узкого зазора ослабевают, а выбросы углеводородов сокращаются. . Видно, что при одном и том же λ выбросы CO и HC трех смесей ниже, чем B100, особенно B90G10.Очевидно, что сжигание смесей н-бутанола/бензина может снизить выбросы CO и HC. Это противоположно результату выбросов NOx.

Рисунок 9

Выбросы CO с различными λ с.

Рисунок 10

Выбросы УВ с различными λ с.

Влияние температуры на впуске

В этом испытании в основном изучается влияние T в на процесс сгорания в двигателе PPCI со смесями н-бутанола/бензина при различных соотношениях компонентов смеси.В тесте использовался нагреватель впускного воздуха для управления T в при 110 °C, 120 °C, 130 °C и 140 °C, n был установлен на 1200 об/мин, λ был равен 2,5, и время непосредственного впрыска топлива было при 20°C после верхней мертвой точки впуска.

Давление в цилиндре и HRR

На рисунке 11 показано влияние T в на давление в цилиндре и HRR для четырех тестовых топлив. Хорошо видно, что с увеличением T в , P макс. и HRR макс. является более концентрированным.А когда T в составляет 140 ℃, λ составляет 2,5, а n составляет 1200 об/мин, давление в цилиндре и HRR результаты 9 дюймов B102 близки к эталонным. . Видно, что на горение н-бутанола сильно влияет температура на входе. При нормальных условиях температуры и давления на входе чистый н-бутанол трудно самовоспламеняется. Из-за влияния реакционной способности н-бутанола и групп ОН лишь небольшая часть н-бутанола участвует в низкотемпературном разветвлении, что приводит к увеличению времени задержки воспламенения при низких температурах 31,32 .Для B90G10, когда T в увеличивается со 110 °C до 140 °C, P max увеличивается с 4,91 МПа до 6,12 МПа. Соответствующий угол поворота коленчатого вала смещается вперед на 7°CA. HRR max увеличен с 0,105 кДж/°C до 0,194 кДж/°CA, а соответствующий угол поворота коленчатого вала увеличен на 8°CA. Вышеупомянутое явление возникает из-за того, что с увеличением T в ускоряется испарение и распыление топлива, и приготовленная смесь становится более однородной.С другой стороны, увеличение T в увеличивает долю активированных молекул в смеси. Внутренняя энергия активированных молекул увеличивается, что усиливает столкновение между молекулами, тем самым ускоряя скорость химической реакции и сокращая время реакции сгорания, так что увеличивается тепловыделение, давление в цилиндре быстро увеличивается, и P макс и HRR макс увеличение.Как видно, при тех же T в , HRR max сжигания PPCI, работающего на смесях н-бутанола/бензина, больше, чем B100, особенно B90G10. Определенная доля бензина, добавленного к н-бутанолу, может улучшить характеристики сгорания н-бутанола, но по мере увеличения соотношения бензина в смеси P max и HRR max имеют тенденцию к снижению.

Рисунок 11

Давление в цилиндре и HRR с разными T в с.

Из предыдущего анализа видно, что небольшое количество бензина, добавляемого к н-бутанолу, улучшает качество распыления и повышает теплотворную способность топлива. При том же λ , по сравнению с В100, приготовление горючей смеси происходит более равномерно, что способствует ускорению скорости химической реакции, увеличению тепловыделения при окислении топлива, быстро растет давление в цилиндрах, поэтому P max и HRR max значительно увеличиваются.Когда соотношение бензина в смеси превышает 10%, содержание н-бутанола уменьшается, а количество ОН, образующегося на низкотемпературной стадии реакции, уменьшается, что не способствует окислению топлива. Это приводит к снижению скорости реакции сгорания и замедлению скорости выделения тепла, в результате чего P max и HRR max падают, и в то же время соответствующее угловое положение коленчатого вала смещается назад.

Температура в цилиндре

На рисунке 12 показано влияние T в на температуру в цилиндре четырех испытательных видов топлива.Можно видеть, что T max постепенно увеличивается с увеличением T в , и соответствующий угол кривошипа также непрерывно движется вперед. Для B90G10, поскольку T в увеличивается со 110 °C до 140 °C, T max увеличивается на 178 °C, а соответствующий угол поворота коленчатого вала увеличивается на 9 °C. Это связано с тем, что с увеличением T в увеличивается количество активированных молекул и внутренняя энергия смесей, что не только способствует образованию гомогенной смеси, но и ускоряет скорость реакции.Время сгорания сокращается, количество выделяемого тепла увеличивается и концентрируется, так что температура в цилиндре повышается, и время увеличивается. Из предыдущего анализа видно, что после добавления бензина в н-бутанол улучшается качество распыления, более равномерное приготовление горючей смеси, более полное сгорание. При этом увеличивается HRR max , соответственно увеличивается температура в цилиндрах.При содержании бензина более 10 % снижается общая активность смесей, что не способствует образованию и накоплению активных групп на стадии реакции низкотемпературного окисления. Следовательно, температура в цилиндрах снижается.

Рисунок 12

Температура в цилиндрах при различных T в с.

Фаза сгорания

На рисунке 13 показано влияние T в на CA10 четырех тестовых топлив.Видно, что с увеличением T в , CA10 четырех видов топлива выдвигается вперед. Когда T в составляет 140 °C, все CA10 находятся перед верхней мертвой точкой. Для B90G10, когда T в составляет 110 °C, CA10 составляет около 4,3 °C. Когда T в поднимается до 130 °C, CA10 достигает около 1,8°C вблизи верхней мертвой точки. Когда T в продолжает повышаться до 140 °C, CA10 находится примерно на уровне 0.5° CA перед верхней мертвой точкой. Это связано с тем, что с увеличением T в количество активированных молекул и внутренняя энергия увеличиваются, что естественно облегчает воспламенение смеси, время экзотермической реакции увеличивается. CA10 имеет сильную зависимость от термодинамического состояния в цилиндре в конце такта сжатия. После добавления бензина в н-бутанол улучшается качество распыления, а приготовленная горючая смесь становится более однородной, что способствует образованию и накоплению активных групп на стадии реакции низкотемпературного окисления.В конце сжатия температура в цилиндрах выше, а время воспламенения увеличивается. По мере увеличения доли добавляемого бензина цетановое число смесей постепенно снижается, реакционная способность смеси значительно снижается и СА10 постепенно отстает.

Рисунок 13

CA10 с разными T в с.

На рисунке 14 показано влияние T в на CA50 четырех испытательных видов топлива.Можно видеть, что тенденция изменения CA50 аналогична тенденции изменения CA10 . С увеличением T в , CA50 постепенно продвигается вперед. Для B90G10 температура T в увеличена со 110 °C до 140 °C, а температура CA50 увеличена примерно на 8 °C. Это связано с тем, что с увеличением T в скорость реакции горения ускоряется, время, необходимое для сжигания 50% смеси, значительно сокращается, и CA50 продвигается вперед.После добавления небольшого количества бензина в н-бутанол, CA10 смесей увеличивается, время экзотермы сгорания увеличивается, и скорость реакции каждого элементарного элемента в цилиндре увеличивается, заставляя соответственно двигаться вперед CA50 . При добавлении бензина более 10% активность смесей снижается, СА10 постепенно отстает, а соответствующий СА50 постепенно отступает.

Рисунок 14

CA50 с разными T в с.

На рисунке 15 показано влияние T в на CD четырех видов топлива. Видно, что с увеличением T в , CD с четырех видов топлива постоянно укорачивается. Основная причина аналогична вышеописанной. С увеличением T в приготовление смеси происходит более равномерно, доля активированных молекул увеличивается, а столкновения между молекулами усиливаются.Выделение тепла сконцентрировано, что сокращает время горения. Также видно, что когда T в составляет 110 °C, CD с B80G20 и B70G30 значительно удлиняются, главным образом потому, что T в -n ниже температуры кипения . бутанола в это время качество распыления топлива плохое, и приготовление однородной смеси блокируется. Кроме того, в смесях снижается содержание н-бутанола и уменьшается количество ОН, образующихся на низкотемпературной стадии, что не способствует окислительному разложению топлива, что замедляет скорость химической реакции и продлевает CD .

Рисунок 15
Циклическое изменение

На рисунке 16 показано влияние T в на \(\overline{P}7_{max}\) и COV 9005 Pmax 9 0 4 теста топлива. Видно, что с увеличением T в \(\overline{P}_{max}\) четырех видов топлива монотонно возрастает, а COV Pmax наоборот. Для B90G10 с T в увеличивается со 110 °C до 140 °C, \(\overline{P}_{max}\) увеличивается с 4.41 МПа до 6,27 МПа, а COV Pmax постепенно снижается с 3,46% до 1,04%. Это связано с тем, что увеличение T в ускоряет скорость реакции, сокращает время реакции горения и делает распределение пикового давления относительно концентрированным и снижает COV Pmax . Видно, что при тех же T в , COV Pmax из трех смесей все меньше, чем у B100, особенно B90G10.Стабильность горения смесей лучше. Добавление небольшого количества бензина к н-бутанолу может улучшить стабильность горения.

Рисунок 16

Циклическое изменение с разными T в с.

Из предыдущего анализа видно, что после добавления небольшой доли бензина в н-бутанол приготовление горючей смеси происходит более равномерно, экзотерма сгорания увеличивается и концентрируется. Таким образом, температура в цилиндрах быстро растет, и соответственно увеличивается давление в цилиндрах.Между рабочими циклами двигателя может поддерживаться непрерывная высокотемпературная среда, так что работа двигателя PPCI в режиме сгорания является стабильной. Когда количество добавленного бензина продолжает увеличиваться, активность топлива снижается, количество активных групп, накопленных в низкотемпературной ступени, уменьшается, а количество тепловыделения уменьшается, что приводит к замедлению скорости реакции сгорания, снижению температуры и давления в цилиндрах. В результате снижается стабильность горения и, следовательно, увеличивается диапазон циклических изменений.

Характеристики выбросов

На рисунке 17 показано влияние T в на выбросы NOx четырех испытательных видов топлива. Видно, что при различных T в s выбросы NOx четырех видов топлива находятся на сверхнизком уровне. Это связано с тем, что выбросы NOx тесно связаны с пиковой температурой сгорания и концентрацией кислорода в цилиндрах. Несмотря на то, что при сгорании ППКИ используется частично гомогенная смесь и сгорание происходит в среде, богатой кислородом, температуры в цилиндрах четырех видов топлива составляют менее 1800 К при различных T в с, что ниже критической температуры для генерируют NOx, поэтому их выбросы NOx низки.Можно видеть, что при одних и тех же T в выбросы NOx всех трех смесей выше, чем B100, особенно B90G10. Небольшая доля бензина, добавленного к н-бутанолу, может повысить давление и температуру в цилиндрах, что приведет к более концентрированному выделению тепла. Таким образом, выбросы NOx увеличиваются. Это согласуется с предыдущим анализом.

Рисунок 17

Выбросы NOx с различными T в с.

На рисунках 18 и 19 показано влияние T в на выбросы CO и HC четырех испытательных видов топлива соответственно.Видно, что с увеличением T в выбросы CO и HC четырех видов топлива демонстрируют монотонную тенденцию к снижению. CO является промежуточным продуктом сгорания, и его образование тесно связано с температурой в цилиндрах. При низкой температуре образуется больше CO. С увеличением T в приготовление смеси происходит более равномерно и значительно повышается активность, что способствует ускорению скорости химической реакции и более полному сгоранию.Кроме того, с увеличением T в повышается температура в цилиндрах, что создает благоприятную среду для дальнейшего окисления СО. Условия образования НС аналогичны условиям образования СО. Повышение температуры в цилиндре ослабляет эффект охлаждения стенок цилиндра и эффект узкого зазора, что благоприятно для окисления НС. Таким образом, с увеличением T в выбросы CO и HC уменьшаются. Видно, что при тех же T в выбросы CO и HC из трех смесей ниже, чем B100, особенно B90G10.Очевидно, что сжигание смесей н-бутанола/бензина может снизить выбросы CO и HC. Это противоположно результату выбросов NOx. Из предыдущего анализа видно, что после добавления небольшого количества бензина к н-бутанолу приготовленная смесь становится более однородной, а температура в цилиндрах выше в конце сжатия, что создает благоприятную среду для окисления СО. Одновременно ослабляются охлаждающий эффект стенки цилиндра и эффект узкого зазора, а также снижаются выбросы углеводородов.Однако при дальнейшем увеличении доли бензина активность топлива снижается, и его воспламенение затруднено. Большое количество несгоревшей газовой смеси попадает в зазор поршень-цилиндр и не сгорает в достаточной мере. По мере развития реакции CO 2 не может образовываться, что приводит к постепенному увеличению образования CO. В то же время температура и давление в цилиндре могут снизиться, скорость реакции сгорания может замедлиться, топливо может не сгореть в достаточной мере, эффект охлаждения стенок цилиндра и эффект зазора цилиндра могут увеличиться.Не способствует окислению УВ. Таким образом, выбросы углеводородов могут в конечном итоге возрасти по мере дальнейшего увеличения доли добавляемого бензина.

Рисунок 18

Выбросы CO с различными T в с.

Рисунок 19

Выбросы УВ с разными T в с.

Глава 3: Стационарные источники внутреннего сгорания, AP 42, пятое издание, том I | информационный центр для кадастров выбросов и коэффициентов выбросов | Сеть передачи технологий

 
3.1 Стационарные газовые турбины
 
 
3.2 Поршневые, работающие на природном газе Двигатели
 
 
3.3 Бензин и дизельное топливо Промышленные Двигатели
 
  • Финал Раздел — Приложение B, октябрь 1996 г. (PDF 35K)
  • Фон Документ (PDF 184K)
    ОШИБКИ — 24 марта 2009 г.
    В таблице 3.3-1, Коэффициенты выбросов для нерегулируемых бензиновых промышленных двигателей , значения коэффициентов выбросов моноксида углерода, CO, от двигателей, работающих на бензине (SCC 2-02-003-01, 2-03-003-01 ) неверны.Вместо 0,439 фунта/л.с.-ч (выходная мощность) и 62,7 фунта/мм БТЕ (потребление топлива) правильные значения коэффициентов выбросов составляют 6,96 E-03 фунта/л.с.-ч (выходная мощность) и 0,99 фунт/ммБТЕ (потребление топлива). , соответственно.
 
3,4 Большой стационарный дизель и все Стационарные двухтопливные двигатели
 

AP 42 Коэффициенты выбросов по главе

8 Различия между водородными и бензиновыми двигателями внутреннего сгорания

Источник: Youtube/Engineering ExplainedДвигатели внутреннего сгорания на водороде во многом похожи на бензиновые двигатели.

Работает точно так же, как обычный бензиновый двигатель внутреннего сгорания в 4-тактном цикле. Он также может использовать систему прямого или портового впрыска топлива. Подробнее о системах впрыска топлива читайте здесь.

Итак, они очень похожи, так чем же они отличаются? В следующих строках мы рассмотрим 8 различий между двигателем внутреннего сгорания на водороде и двигателем внутреннего сгорания на бензине.

1- Экологичность

Источник: Adobe Stock

Начнем с самой известной точки водородных двигателей.Водород не является полностью чистым топливом для двигателя, сколько бы вы ни слышали утверждений об обратном.

Теоретически процесс сжигания должен быть чистым и экологически безопасным, а побочным продуктом должна быть только вода. Однако высокие температуры сгорания будут производить загрязняющий оксид азота (NOx), от которого избавляются все автопроизводители на планете. Хорошей новостью является отсутствие выбросов CO2.

2- Лучшее соотношение воздух/топливо

Источник: предоставлено Robert Bosch Corp. работают с максимальным соотношением 37:1.В результате более бедных условий работы водородный двигатель намного легче запускать в холодном состоянии, поскольку требуется меньше топлива.

Это также означает, что для водорода потребуется меньше топлива, что приведет к значительному повышению эффективности. Работа на такой обедненной смеси также снизит выбросы NOx, что является одним из недостатков водородного двигателя. Однако такой обедненный режим означает выработку меньшего количества энергии.

3- Низкая энергия воспламенения

Энергия воспламенения – это количество энергии, необходимое для воспламенения топливной смеси.Чем меньше энергии требуется, тем легче зажечь.

Водороду для воспламенения требуется гораздо меньше бензина, чем бензину. Для воспламенения ему требуется около 0,02 мДж, тогда как бензину потребуется 0,24 мДж.

Это означает, что эту обедненную водородно-воздушную смесь легче воспламенить. Но это имеет недостатки в работе двигателя. Обычно в цилиндрах у нас будут какие-то горячие точки, которые могут привести к более раннему воспламенению смеси, известному как пропуски зажигания.

4- Более высокая скорость воспламенения

Водород имеет высокую скорость воспламенения или так называемую скорость пламени.Это означает, что пламя будет быстрее распространяться внутри цилиндра, быстрее сжигая всю смесь.

Это означает, что двигатель будет иметь более высокую эффективность при более высоких оборотах. Но, к сожалению, это преимущество будет уменьшаться по мере обеднения смеси.

5- Более высокая температура самовоспламенения

Источник: Bosch .Водород имеет более высокую температуру самовоспламенения более 500°C, а бензин всего около 280°C.

А это значит, что у нас есть возможность сжать водородную смесь больше, чем бензиновую, до того, как она воспламенится. Более высокая степень сжатия обычно означает большую мощность и более высокую эффективность.

6- Лучшее смешивание

Источник: DelphiВодород обычно имеет более высокий коэффициент диффузии, чем бензин. Это означает, что водородные двигатели очень хорошо работают с системой прямого впрыска, поскольку топливо быстро смешивается с воздухом в камере сгорания.

Это обычно приводит к более однородной смеси, что означает полное сгорание, что приводит к более высокой эффективности.

7- Нижнее расстояние гашения

Расстояние гашения – это расстояние между стенками цилиндра и максимальной точкой, которой достигает пламя сгорания.Водородные двигатели обычно имеют меньшее расстояние гашения, и это помогает распределить топливо для лучшего сгорания, но это также может вызвать обратный эффект, потому что водород легче проходит между клапаном и камерой сгорания.

8- Низкая плотность

Источник: DreamsTime

По сравнению с другими видами топлива, водород имеет очень высокую плотность по отношению энергии к объему. Это означает, что он занимает 30% камеры сгорания, в то время как более мощный бензин будет занимать всего 1-2% площади камеры сгорания, что снижает выходную мощность водородного двигателя.

Чтобы выполнить тот же объем работы, что и газ, ему требуется больше водорода. Водородный топливный бак также занимает много места, а это означает, что если вы хотите проехать такое же расстояние, как автомобиль с бензиновым двигателем, вам, возможно, придется пожертвовать частью своего багажника и места для пассажиров.

Вот некоторые из наиболее важных различий между водородными и бензиновыми двигателями внутреннего сгорания. Считаете ли вы, что мы должны перейти на водород в качестве топлива в наших двигателях внутреннего сгорания? Пожалуйста, поделитесь с нами своими мыслями.

Джейсон Фенске из инженерного отдела YouTube объяснил эти различия в деталях, пожалуйста, посмотрите его видео для получения дополнительной информации.

Влияние соотношения воздух-топливо на детонацию в бензиновых двигателях

PDF-версия также доступна для скачивания.

Кто

Люди и организации, связанные либо с созданием этого отчета, либо с его содержанием.

Что

Описательная информация, помогающая идентифицировать этот отчет.Перейдите по ссылкам ниже, чтобы найти похожие элементы в электронной библиотеке.

Когда

Даты и периоды времени, связанные с этим отчетом.

Статистика использования

Когда последний раз использовался этот отчет?

Взаимодействие с этим отчетом

Вот несколько советов, что делать дальше.

PDF-версия также доступна для скачивания.

Цитаты, права, повторное использование

Международная структура взаимодействия изображений

Распечатать / поделиться


Распечатать
Электронная почта
Твиттер
Фейсбук
Тамблер
Реддит

Ссылки для роботов

Полезные ссылки в машиночитаемом формате.

Архивный ресурсный ключ (ARK)

Международная структура взаимодействия изображений (IIIF)

Форматы метаданных

Картинки

URL-адреса

Статистика

Пелетье, Л.А. Влияние соотношения воздух-топливо на детонацию в бензиновых двигателях, отчет, март 1938 г.; (https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc63331/: по состоянию на 25 апреля 2022 г.), Библиотеки Университета Северного Техаса, цифровая библиотека ЕНТ, https://digital.library.unt.edu; зачисление отдела государственных документов библиотек ЕНТ.

Низкотемпературное сгорание бензина с впрыском дизельного топлива Micro-Pelot в шестицилиндровом двигателе большой мощности | ICEF

В этом документе описывается работа тяжелонагруженного шестицилиндрового двигателя в двухтопливном режиме низкотемпературного сгорания (LTC) с очень низким выходом двигателя из строя NO x и выбросами сажи в соответствии с конечными выбросами Tier IV Агентства по охране окружающей среды США. пределы в соответствующем тестовом цикле C1.В этом режиме работы используется кратковременный предварительный впрыск дизельного топлива, которое впрыскивается непосредственно в цилиндр для воспламенения сильно разбавленной, предварительно перемешанной смеси бензина с воздухом. Работа многоцилиндрового двигателя была продемонстрирована на всей карте работы двигателя с нагрузками до 2 МПа BMEP. Не требуются дорогие системы доочистки для NO x и выбросы сажи.

В этом документе также обсуждаются проблемы, связанные с реализацией этой системы сгорания на многоцилиндровом двигателе.При переносе двухтопливного LTC с одноцилиндрового исследовательского двигателя на многоцилиндровый двигатель конструкция некоторых компонентов двигателя, например. распределительный вал и поршень были заменены. Впускной коллектор модифицирован форсунками для подачи идеального бензина и его равномерного распределения по всем цилиндрам. Чтобы избежать дисбаланса цилиндров, можно контролировать массу впрыскиваемого бензина и дизельного топлива для пилотного впрыска на основе каждого цилиндра. Достижение высокого разбавления для задержки воспламенения с помощью EGR и повышенного давления на впуске, чтобы избежать высоких скоростей роста давления и детонации, представляет собой проблему для конструкции двухступенчатого турбокомпрессора.Кроме того, рассматриваются высокие скорости рециркуляции отработавших газов и охлаждение рециркуляции отработавших газов для повышенных нагрузок. Наконец, на двигателе проводятся эксперименты по определению важных параметров управления процессом сгорания.

В ходе этих исследований двухтопливный LTC может быть перенесен с одноцилиндрового исследовательского двигателя на многоцилиндровый двигатель; достигнутые ранее одноцилиндровые режимы работы могли быть достигнуты даже при высоких нагрузках.

тротил

тротил

Взрывчатое вещество

2,4,6-тринитротолуол более известен под своим аббревиатурой TNT.Это важное взрывчатое вещество, так как оно может очень быстро превратиться из твердого вещества в горячий расширяющийся газ. Два моля твердого тротила почти мгновенно превращаются в 15 молей горячих газов плюс некоторое количество порошкообразного углерода, что придает взрыву темный, копоть. Здесь другое взрывчатое вещество, нитроглицерин, имеет преимущество, поскольку оно производит бездымный взрыв, позволяя артиллеристам и корабельным артиллеристам вести огонь, не закрывая поле зрения дымом во время действия.

ТНТ получают добавлением 3 групп NO 2 (из азотной кислоты) к толуолу.При низких температурах образуются мононитротолуолы, а при повышении температуры реакции образуются динитросоединения, пока в конечном итоге не образуется тротил.

TNT взрывоопасен по двум причинам. Во-первых, он содержит элементы углерод, кислород и азот, а это означает, что при горении материала образуются высокостабильные вещества (CO, CO 2 и N 2 ) с прочными связями, что приводит к высвобождению большого количества энергии. Это общая черта большинства взрывчатых веществ; они неизменно состоят из множества азот- или кислородсодержащих групп (обычно в виде 2, 3 или более нитрогрупп), присоединенных к небольшому суженному органическому остову.

Однако взрывчатые вещества, такие как тротил, на самом деле обладают меньшей потенциальной энергией, чем бензин, но именно высокая скорость, с которой высвобождается эта энергия, создает давление взрыва. Эта реакция с очень высокой скоростью называется детонацией . Тротил имеет скорость детонации 6940 м/с по сравнению с 1680 м/с для детонации пентана в воздухе и стехиометрическую скорость пламени бензина в воздухе 0,34 м/с.

Второй факт, делающий тротил взрывоопасным, заключается в том, что он химически нестабилен — нитрогруппы настолько плотно упакованы, что испытывают большие напряжения и препятствия для движения со стороны соседних групп.Таким образом, не требуется большой инициирующей силы, чтобы разорвать некоторые из натянутых связей, и тогда молекула разлетается на части. Обычно 1 грамм тротила производит около 1 литра газа, что в 1000 раз больше по объему. Этот расширяющийся горячий газ можно использовать для приведения в движение снаряда, например пули из ружья, или в целях разрушения.

Тротил как оружие

У тротила есть ряд преимуществ для производителей боеприпасов. Во-первых, он плавится при достаточно низкой температуре (81°C), а значит, его можно легко расплавить и залить в снаряды и бомбы.Во-вторых, он не и не нестабилен, что позволяет достаточно безопасно обращаться с ним во время производства и эксплуатации. Тротил самопроизвольно не взорвется, и с ним можно обращаться довольно грубо. Чтобы инициировать взрыв, тротил сначала должен быть взорван с помощью волны давления от другого, более легко вызываемого взрыва другого взрывчатого вещества, называемого детонатором . Одним из таких детонаторов является азид свинца Pb(N 3 ) 2 , который взрывается при ударе или пропускании через него электрического разряда.

Семтекс

Пластмассовые взрывчатые вещества существуют уже пару десятилетий. Обычно они состоят из взрывчатого вещества, смешанного с масляной или восковой пластиковой смолой. Одним из примеров является C4 (пластифицированный гексоген), который годами используется военными (и медвежатниками!). Гексоген — это циклотриметилентринитрамин, еще одно взрывчатое вещество с плотной, суженной кольцевой структурой, похожей на тротил, за исключением того, что содержит еще больше атомов азота, обеспечивающих энергию.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

© 2019 Шоу группа Килиманджаро. Все права защищены