Горіння робочої суміші в двигуні

Серед процесів, що відбуваються в двигуні, ключову роль іграетсгораніе робочої суміші. Якщо воно протікає неефективно або з відхиленнями від норми, то неминуче погіршуються показники потужності та економічні показники двигуна, а в інихслучаях можливо і аварійне руйнування його деталей.

Як протікає горіння в двигуні внутрішнього згоряння

Нормальний процес згорання паливного заряду в циліндрі проісходітследующім чином. Поршень наближається до верхньої мертвої точки, робоча суміш (пари бензину, повітря і якась кількість залишкових продуктів горіння) сжата.В потрібний момент між електродами свічки проскакує іскра, і тут утворюється первічнийочаг займання об`ємом кілька кубічних міліметрів, енергія которогоскладивается з енергії іскри і енергії згорілого в цій зоні палива.

Від первинного вогнища полум`я починає поширюватися на окружающуюрабочую смесь- фронт цього полум`я має вид ламінарного (рівного, незавіхренного) шару завтовшки менше міліметра, що рухається спочатку з невеликою швидкістю. Проте його швидко наростає, оскільки залишаються за фронтом згорілі гази, що мають температуруоколо 2000 ° К, розширюються. Віддаляючись від свічки, де робоча суміш відносно спокійна (пристінкова зона), і наближаючись до центру камери згоряння, полум`я досягає турбулізованной (завихрення) зони паливного заряду. Тут фронт полум`я починає дробитися і пріобретаетячеістую структуру, де ділянки горіння перемежовуються зі свіжою сумішшю і продуктамісгоранія. Товщина такого турбулентного шару стає рівною несколькімсантіметрам, а швидкість його поширення вимірюється десятками метрів в секунду, перебуваючи в прямій залежності від швидкості руху газів всередині камери.

Потрібно зауважити, що нормальна робота двигуна в широкому діапазонечастот обертання колінчастого вала забезпечується саме тим, що швидкість турбулентногопламені зростає пропорційно збільшенню швидкості руху поршня. Когдаже полум`я проходить через весь об`єм камери, горіння в ній поступово припиняється, а що утворилися гарячі гази починають розширюватися, переміщаючи поршень вниз і темсамим здійснюючи корисну роботу. Чим вище температура і тиск цих газів, тембольше віддача потужності.

Цей процес забезпечує найбільшу ефективність двигуна, розрахунковий рівень витрати палива і токсичності відпрацьованих газів. Але, на жаль, так буває не завжди. При певних умовах хід процесу може порушуватися, визиваяразние по тяжкості наслідки - від неприємних відчуттів у водія до серьезногоповрежденія двигуна.

Що впливає на процес горіння в двигуні

Перш за все, звичайно, бензин, його характеристики, соответствіеданному двигуну. Сучасний товарний бензин є складною смесьразних вуглеводнів, а також спеціальних присадок. Крім основного властивості - стойкостік детонації, що визначається октановим числом, бензин повинен володіти і другим- не мати схильності (зрозуміло, в певних умовах і межах) до самовоспламененіюі гартівного запалення, до нагарообразованию.

Процес згоряння істотно залежить від складу горючої смесі.Общая залежність (при найвигіднішому випередженні запалювання) така: найбільша температурав тиск газів в камері згоряння досягаються при злегка збагаченій суміші. Дальнейшееее збагачення і збіднення знижує температуру.

Відхилення кута випередження запалювання від оптимальної велічінитоже робить прямий вплив. Збільшення кута підвищує температуру всередині камериі може довести її до рівня, небезпечного для розташованих там деталей. При позднемзажіганіі температура в камері знижується, але на випуску - зростає. Це, зокрема, посилює теплової режим роботи випускного клапана.

Відео: Фрілендер Дизель VS Гас

Будь перегрів деталей, розташованих в камері згоряння, можетнарушіть нормальний перебіг процесу горіння палива.

Детонація в двигуні

Поява детонації відбувається за такою схемою. При распространенііфронта полум`я незгорілих робоча суміш піддається стисненню: згорілі гази позадіфронта полум`я діють на неї подібно до поршня. Якщо при цьому тиск і температурапревисят критичні для даного палива величини, створюються умови для самозаймання, яке називають детонаційним. Його характерна ознака - вибухова швидкість распространеніяпламені. Прийнято вважати, що це явище пов`язане з утворенням перекисів в якихось тоучастках камери згоряння під дією високого тиску і температури. Даний хіміческійпроцесс вимагає певного часу, тому, як правило, він відбувається в зонах, найбільш віддалених від свічки і найдовше піддаються дії сильного давленія.Способствует цього і прогрів робочої суміші гарячими стінками камери, що сільнеевсего позначається у вузьких щілинах. Зрозуміло також, що детонація тим імовірніше, чемвише ступінь стиснення. Коли частина заряду детонує, утворюються ударні хвилі, коториераспространяются зі швидкістю до 1000 м / с і «б`ють» в стінки камери згоряння. Напрямуюразрушіть їх вони не можуть, але передають частину своєї кінетичної енергії, визиваяместние перегріви і вібрацію. Якщо детонационное згорання відбувається достаточнодолго, обгорають або руйнуються металеві деталі, найчастіше поршень, свечаілі клапан.

Детонація найбільш вірогідна, коли двигун працює з полностьюоткритой дросельною заслінкою, а частота обертання колінчастого вала мала. У цьомувипадку наповнення циліндрів свіжою сумішшю максимальне, залишкових газів мало, авремя, протягом якого віддалені від свічки частини заряду піддаються воздействіюдавленія і температури, найбільш велике і досить для утворення перекісей.Наглядное прояв цього положення знайомий кожному водієві. Якщо у времяразгона з малої початкової швидкості при повністю відкритій дросельної заслонкеотчетліво чути дзвінкі детонаційні стуки, то це лише спочатку, а при достіженііопределенной швидкості вони пропадають. Або навпаки, коли автомобіль рухається напод`ем з уповільненням (дросельна заслінка знову-таки повністю відкрита), то вначаледетонаціі немає, а при падінні швидкості до якоїсь величини вона може появіться.В подібних випадках для припинення стукотів досить прикрити дросель (уменьшітьнаполненіе циліндрів) або перейти на знижену передачу (прискорити обертання коленчатоговала).

Характерними зовнішніми ознаками детонації є повишенноедимленіе двигуна - чорний дим з вихлопної труби і падіння його потужності через затого, що горіння протікає не кращим чином.

Краплинне запалювання в двигуні

У розмовах автомобілісти нерідко плутають його з детонацією, ноето два абсолютно різних явища. При гартівному запаленні робоча суміш воспламеняетсянакаленной поверхнею якоїсь деталі в камері згоряння. Теоретично разлічаютдва випадку калильного запалювання: до виникнення іскри в свічці і після. Але дальшеречь піде тільки про перший, оскільки саме з ним ми маємо справу на практиці ісаме він представляє реальну небезпеку для двигуна.

При гартівному запаленні горіння протікає нормально, але передчасно-це рівнозначно тому, що кут випередження мимоволі збільшився по відношеннюдо оптимальному. А такий стан, як ми вже говорили, веде до неприпустимого ростутемператури деталей в камері згоряння. Внаслідок цього фактичний момент зажіганіястановітся ще більш раннім, іншими словами, процес самоускоряющіхся. При появленіікалільного запалювання потужність двигуна раптово і різко падає і, якщо не отреагіроватьна це зниженням навантаження, перегріті деталі будуть пошкоджені.

Найбільш ймовірно краплинне запалювання від перегрітої свічки-етобивает, коли свічка по тепловій характеристиці не відповідає даному двігателю.Істочніком цього неприємного явища також можуть бути випускний клапан або поршень-їм достатня менша температура, чим у свічки, оскільки підпалюють способностьзавісіт не тільки від ступеня нагріву, але і від величини поверхні деталі. Чим большеплощадь її контакту з сумішшю, тим при меншій температурі виникає краплинне запалювання.

Найсприятливіші умови для появи калильного запалювання режим максимальної потужності, коли дросель повністю відкритий, а обороти предельние.Но для звичайної експлуатації це нетипово, з таким режимом в основному мають делоспортсмени.

Факторами, що сприяють підвищеного нагріву деталей в камересгоранія і, отже, виникнення гартівного запалення, є: чрезмернораннее іскрообразованіе- мощностной, збагачений склад робочої суміші- погане охлажденіеціліндров. Тут же потрібно згадати про шкоду задирок в камері згоряння, особеннона електродах свічки.

Спалахи при вимкненому запаленні в двигуні

Якщо краплинне запалювання притаманне роботі двигуна в режимі максімальноймощності, то абсолютно очевидно, що цим явищем не можна пояснити його самопроізвольнуюработу протягом деякого часу після виключення запалення. В даному случаеімеет місце самозаймання палива, подібно до того, як це відбувається в дізелях.Наіболее характерна наступна ланцюжок обставин. Автомобіль рухався в умовах, що сприяють підвищеного нагрівання деталей двигуна.

Після зупинки дросельну заслінку закрили, запалювання виключілі.Коленчатий вал за інерцією ще повертається, і в один з циліндрів потрапляє рабочаясмесь, яка при повільному стискуванні встигає прогрітися до температури самовоспламененія.За цим, природно, слід робочий хід, який викликає протікання такого жецікла в іншому циліндрі. Подібна повільна і засмикана, нерівномірна робота двігателяпродолжается від декількох секунд до двох-трьох хвилин (такі граничні терміни спостерігалися), тобто до тих пір, поки охолодження мотора не ліквідовує умови для самовоспламененіятоплівного заряду.

Чи тільки нагрів камери згоряння винен у виникненні етогодізельного процесу »? Ні, велику роль тут грають нагріті відпрацьовані гази, в достатку залишаються в циліндрі від попереднього циклу, бо при дуже невеликій частотевращенія очищення циліндрів вкрай погана. Ці гази змішуються зі свіжою сумішшю і сильно прогрівають її, сприяючи самозаймання. До речі, настільки велике разбавленіезаряда залишковими газами виключає появу детонації, тому описуваний процес, не дивлячись на всю свою невпорядкованість, для мотора безпечний. Але на водія, какми знаємо, справляє гнітюче враження.

Радикальний спосіб боротьби з цим явищем - установка в карбюратореелектромагнітного клапана, що відключає подачу палива через систему холостого ходапрі вимкненому запаленні. Такі клапани серійно встановлюються на многіхмоделях «жигулів». Інші, більш прості способи засновані на самій суті процесса.Так, якщо після виключення запалення ненадовго і глибоко натиснути на педаль газу, то в циліндри надійде повноцінний заряд свіжої суміші, який охолодить стінки іустраніт умови самозаймання. Приблизно того ж ефекту іноді достігаютізмененіем регулювання холостого ходу, але при цьому не можна відхилятися від меж, що забезпечують норми токсичності вихлопних газів при звичайній роботі двігателяна холостому ходу.

Вплив нагару на двигун

Все було б досить просто, якби аномалії, про які йшлося, існували кожна сама по собі. Однак той факт, що на стінках камери сгораніяв тієї або

Відео: Який бензин використовувати 92-й або 95-й?

іншій мірі завжди є нагар, істотно спотворює «класичну» картину.

Справа в тому, що відкладення на стінках, по-перше, погіршують теплообмін, а по-друге - збільшують фактичний ступінь стиснення. Іншими словами, створюють болееблагопріятние умови для зриву нормального процесу горіння. Більш того, нагарможет надавати відоме каталітична дія і викликати самозаймання рабочейсмесі, а це багато в чому ускладнює діагностування аномалій.

І ще. При перехідних режимах роботи двигуна нагар іноді начінаетразрихляться і расслаіваться- тоді частинки, що втратили щільний контакт зі стінкою, легко перегріваються і можуть провокувати краплинне запалювання. Буває і так, чточешуйкі нагару відриваються, але якийсь час не виносяться з камери згоряння, аостаются в ній. Вони легко нагріваються і підпалюють робочу суміш в самий неопределенниймомент навіть на впуску. Так народжуються «дикі» стуки, що не піддаються жодній логіці класифікації. Правильно враховувати всі ці явища можуть допомогти тільки досвід івдумчівий підхід до питання.

Для боротьби з відкладеннями (нагаром) в світовій практиці получілішірокое поширення спеціальні добавки до бензину, які періодично вліваютв бак. Ведеться робота по створенню такої добавки і у нас. Поки ж найбільш доступнимсредством боротьби з нагаром без розбирання мотора залишається «пропалювання» камер сгораніяпрі форсованому русі по автомагістралі. В якості профілактичного заходу полезностроіть свої повсякденні маршрути так, щоб міська їзда чергувалася з скоростнимшоссе.

Відео: ІНДИКАТОР ЯКОСТІ СУМІШІ ІКС-1

Що випливає з теорії

Навряд чи є необхідність в якихось розгорнутих висновках - оніестественно випливають з самої суті розглянутих положень. Але, мабуть, короткий іпусть дещо спрощене резюме все ж може бути корисним. Воно зводиться до наступного.

Відео: 1.6 Двигун (Паливо-повітряна суміш і її згоряння)

Якщо під час форсованої їзди по автомагістралі в двігателепрослушіваются якісь незрозумілі стуки - це не детонація. Логічніше об`яснітьіх самозаймання палива через перегрів двигуна або рясного нагару в камерахсгоранія.

Якщо стуки з`являються на змінних режимах, скажімо, при городскойезде, щось не краплинне запалювання у цьому винна.

І, нарешті, не потрібно панічно боятися спалахів в моторі послевиключенія запалювання. Але і терпимо ставитися до них не следует- способи прекратітьіх були перераховані в тексті.

Кандидат техніческіхнаук В. БАСС.