Свойства и показатели бензинов, влияющие на процесс сгорания. Детонационная стойкость бензинов

Различают нормальное, детонационное и калильное сгорание рабочей смеси.

Сгорание смеси считается нормальным, если воспламенение топлива происходит от свечи зажигания, при этом оно полностью сгорает со средней скоростью распространения фронта пламени 15–35 м/с (вплоть до 60 м/с). Такое сгорание обеспечивает полное тепловыделение и плавное увеличение давления в цилиндрах.

Детонационным сгоранием называется такое сгорание рабочей смеси, при котором кроме воспламенения топлива от искры происходит самовоспламенение отдельной его части. При этом фронт пламени распространяется со скоростью 1500–2500 м/с. Детонационное сгорание, характеризующееся неравномерным протеканием процесса, скачкообразным изменением скорости движения пламени и возникновением ударной волны.

Детонация приводит к потере мощности двигателя из-за неполноты сгорания и увеличения теплоотдачи стенкам цилиндра. При этом резко повышается температура головок цилиндра и охлаждающей жидкости, а в отработавших газах появляется дымление.

Калильное сгорание – это воспламенение рабочей смеси от перегретых деталей и нагара в камере сгорания, когда при выключении зажигания сгорание смеси не прекращается, а она воспламеняется на такте очередного сжатия.

Рисунок 2.2 – Индикаторная диаграмма основных видов сгорания в карбюраторном двигателе: а - нормальное сгорание; б, в - калильное зажигание; г – детонационное сгорание; р – давление; g - угол поворота коленчатого вала.

Фактором, влияющих на возникновение и интенсивность детонации,является детонационная стойкость топлив. Детонационная стойкость бензинов зависит от его углеводородного состава. Ароматические углеводороды обладают наибольшей детонационной стойкостью, и самой низкой детонационной стойкостью - парафиновые углеводороды.

Октановое число - показатель, характеризующий детонационную стойкость бензина, выраженный в единицах эталонной шкалы;

Октановое число – условный показатель детонационной стойкости бензина, численно равный процентному содержанию изооктана С₈Н₁₈, октановое число которого принято за 100, в его смеси с н-гептаном С₇Н₁₆, октановое число которого равно 0, эквивалентной по детонационной стойкости испытываемому бензину. Смеси изооктана и н-гептана различных соотношений будут иметь детонационную стойкость от 0 до 100. Например, октановое число бензина равно 80. Это значит, что данный бензин по детонационной стойкости эквивалентен смеси изооктана и н-гептана, в которой изооктана 80 %.

Методы определения октанового числа (исследовательский и моторный) отличаются режимом работы одноцилиндровой установки, на которой определяется детонационная стойкость бензинов. Режим установки, при котором определяется октановое число, по моторному методу более напряженный (близкий к работе грузовых автомобилей), чем исследовательский метод (близкий к работе легковых автомобилей).

Октановое число бензина, установленное по моторному методу, ниже октанового числа, определенного исследовательским методом, на 7-8 единиц.

Установлена примерная зависимость между требуемым октановым числом бензина, степенью сжатия и диаметром цилиндра двигателя:

где ОЧ – октановое число; – степень сжатия; D – диаметр цилиндра, мм. Для увеличения степени сжатия на единицу необходимо повысить октановое число на 4–8 единиц.