Каждый автолюбитель, хотя бы раз в жизни, слышал о явлении детонации, половина водителей - понимают, о чем идет речь, еще десятая часть – знает детали проблемы.
Практически никто, за исключением специалистов, не знает о высокооборотной детонации.
Если описать явление детонационного сгорания топлива, то обычно, даже специалисты, говорят о неуправляемом преждевременном сгорании топлива при создании соответствующих условий (высоком давлении и температуры). Скорость горения детонационных вспышек так велика, что можно говорить о микровзрывах в сжатой топливовоздушной смеси. Микроскопические мощные вспышки дают скачки давления формирующие ударные волны. Процесс горения превращается в хаос, экономичность двигателя и полезная мощность падает, двигатель перегревается, происходит интенсивное разрушение поршня, клапанов, компрессионных колец, вообще всех элементов присутствующих в камере сгорания.
В момент зажигания разряда на свече зажигания, топливовоздушная смесь под воздействием ударных волн уже разогрета до высокой температуры и потратила половину своей потенциальной внутренней энергии на неоптимальное горение.
Учитывая то, что появление детонации обусловлено немалым количеством различных факторов, которые сложно учитывать в реальных условиях работы двигателя, для предупреждение детонации разработчики автомобильных двигателей применяют нехитрый прием – уменьшение угла зажигания. Появление детонационного горения фиксируется акустическими датчиками детонации, подключенными к электронным «мозгам» автомобиля. Частота детонационных ударов составляет от 2 до 10 тысяч герц и легко отфильтровывается из всего спектра шума. При срабатывании датчика компьютер не занимается анализом причин возникновения, (которых может быть превеликое множество), а изменяет угол опережения зажигания в сторону уменьшения. Экономичность двигателя и крутящий момент падает, но детонация побеждена. Лучше немного потерять в мощности, чем разрушить двигатель, тем более что он работает практически в оптимальном режиме.
Как происходит детонация на высоких оборотах.
При увеличении оборотов двигателя до высоких или очень высоких величин, картина горения топлива несколько меняется. Прежде всего, повышается турбулентность смеси, ее характеристики становятся крайне неоднородными и «рваными». Часть выхлопных газов не успевают покидать камеру сгорания и смешиваются с новой свежей порцией топлива и воздуха. Такая смесь хуже воспламеняется, снижается скорость распространения фронта горения. Свеча зажигания частично перегревается, тем самым повышая риск возникновения калильного зажигания.
Более детальные исследования показали, что при таких условиях как повышенная температура смеси, наличие факторов, провоцирующих калильный эффект, добиться расчетного и равномерного сгорания топлива можно, только если топливо по своим характеристикам имеет высокие температуру воспламенения и скорость горения. В противном случае, при больших оборотах, чувствительность перегретых паров топлива к самовоспламенению в форме детонации возрастает на порядок.
Практические исследования доказали стойкость к высокооборотной детонации углеводородов парафинового ряда изомерного строения. Недаром, основным компонентом авиационного моторного топлива является изооктан. Помимо высокого октанового числа, такое топливо не разрушает двигатель самолета при максимально допустимых оборотах, что является вполне заурядным режимом для авиации, например при взлете и наборе высоты. Аналогичные условия работы устанавливлены и по отношению к высокооборотным спортивным моторам. Ресурс такого ДВС и так невысок, а при возникновении высокооборотной детонации ресурс упал бы в несколько раз. Правда, стоимость высокосортного топлива на основе изооктана в 8-10 раз дороже обычного А-95 или А-98.
В противоположность к изопарафинам, углеводороды олефиновой или ароматической структуры не способны выдерживать сложные условия высокооборотного горения. Олефины и ароматические соединения прекрасно подходят для обычных условий работы, они относительно дешевы и составляют до 90% обычного высокооктанового бензина марки А-95 или А-98. Такое топливо не рассчитано на большие обороты.
Учитывая тот факт, что направление модернизации и форсирования двигателя идет в направлении увеличения оборотов двигателя, при уменьшении его массогабаритных показателей, в недалеком будущем практически весь парк современных автомобильных двигателей будет серьезно зависим от качественного состава бензина, а именно насколько он соответствует критериям содержания изопарафинов.
Возможно, что дорогие изопарафины можно будет частично заменить спиртовыми топливами или эфирами. Например, диизопропиловый эфир имеет антидетонационные характеристики, даже превышающие изооктан, но, к сожалению, имеет несколько пониженную теплоту сгорания и маленький срок хранения.
Высокооборотная детонация легко возникает в обычных двигателях, далеких от спортивных рекордов. К тому же, как показали исследования, обнаружить ее не всегда так просто, а разрушающий эффект не уступает классическому детонационному горению на низких оборотах.
Поэтому, если вам нравится ездить на очень высоких оборотах, знайте, что риск выхода из строя вашего автомобиля возрастает в несколько раз, или используйте для заправки высококачественные спортивные сорта бензина.
29.09.2015
Отправить новый комментарий