Детонация моторных топлив | это... Что такое Детонация моторных топлив? (original) (raw)
Детона́ция мото́рных то́плив — процесс чрезмерно быстрого (взрывного) сгорания топливной смеси в цилиндре ДВС. Вызывает звонкий металлический «стук», вибрацию, а также перегрев двигателя и может вызвать его повреждение.
Причины
При сжатии поршнем топливовоздушная смесь значительно нагревается (адиабатическое сжатие), что и обеспечивает легкость ее воспламенеия электрическим разрядом на свече зажигания. При нормальной работе свежие слои топливовоздушной смеси нагреваются фронтом реакции до температуры воспламенения, в основном, за счет теплопроводности смеси. Это относительно медленный процесс, поэтому фронт спокойного горения стационарной смеси распространяется не быстрее 0,2—0,3 м/сек. В работающем двигателе смесь не является стационарной, она очень быстро и турбулентно перемещается со скоростями, имеющими тот же порядок величины, что и скорости движения сопряженных деталей (поршней, или их аналогов). Поэтому, фронт горения фактически распространяется от свечи к периферии со скоростью порядка единиц-десятков метров в секунду (дозвуковая скорость). При этом, естественно, повышается температура и давление в камере сгорания, но повышаются равномерно по всему объему. При детонации начало распространения фронта горения также повышает температуру и давление в камере сгорания, но этот скачок вызывает воспламенение топливовоздушной смеси уже не теплопроводностью от фронта пламени, но от самого скачка температуры и давления (ударной волны), которая двигается со сверхзвуковой скоростью, поэтому повышение давления не успевает равномерно распространиться по всему объему, а концентрируется в зоне фронта ударной волны, где достигает очень больших величин, поддерживающих эту волну далее. Скорость фронта ударной волны составляет порядка сотен и тысяч метров в секунду. Явление сходно со взрывом, близким к бризантному. Эта ударная волна, натолкнувшись на стенки создает очень большие локальные нагрузки в металле, характерный металлический звук, и при длительном действии может вызвать тяжелые повреждения в двигателе.
Детонационное сгорание возникает, если в силу каких-то причин чрезмерно повышается скорость движения фронта горения, который начинает самоускоряться, быстро доходя до сверхзвуковых скоростей. Такими причинами могут быть чрезмерный нагрев топливовоздушной смеси (в силу различных причин), а также свойства топлива (как изначальные, так и формируемые в ходе рабочего цикла), понижающие его температуру воспламенения (например, из-за накопления органических пероксидов в еще несгоревшей части топливной смеси).
Практически, факторами, приводящими к детонации являются: слишком ранний момент зажигания (давление и температура избыточны); перегрев двигателя, недостаточная детонационная стойкость моторного топлива; снижение детонационной стойкости топливовоздушной смеси при значительном попадании моторного масла в камеру сгорания; избыточные отложения нагара, который может увеличить степень сжатия.
Стойкость топлив к детонации повышают антидетонаторы (например, метил-_трет_-бутиловый эфир).