Состав горючей смеси

В карбюраторных двигателях бензин вначале испаряется, смешивается с воздухом и лишь затем поджигается электрической искрой.

При сжигании паров бензина, смешанных с воздухом, большое значение имеет состав горючей смеси.

Состав горючей смеси в двигателе выражают в виде коэффициента избытка воздуха.

Коэффициент избытка воздуха (α) – это отношение количества воздуха в килограммах, расходуемого в двигателе на сгорание 1 кг топлива, к количеству воздуха в килограммах, теоретически необходимому для полного сгорания 1 кг топлива.

Поясним па примере. Теоретически для полного сгорания I кг бензина необходимо 14,9 кг воздуха. Если при работе двигателя на 1 кг бензина расходуется воздуха ровно столько, сколько требуется теоретически, то α равняется 1 – такая горючая смесь называется нормальной.

Если же воздуха расходуется больше, чем требуется теоретически для сгорания 1 кг бензина, например 17,9 кг, то α будет равна 1,2.

Горючие смеси с α > 1 называются бедными, а с α < 1 – богатыми.

Бедная смесь может сгорать, если воздуха в ней не более 21 кг на 1 кг бензина (α = 1,4), а богатая – если воздуха будет не менее 9 кг на 1 кг бензина (α = 0,6). Если на гептан, то есть 0,6 ≤ α ≤ 1,4. Более бедные или более богатые смеси гореть не будут.

Детонация

При создании двигателя с высокой степенью сжатия в камере сгорания неожиданно встретились с очень серьёзным препятствием: бензин, который хорошо сгорал в двигателях с низкой степенью сжатия, прекращал нормально гореть в двигателях с высокой степенью сжатия. Такой двигатель работал ненормально: стучал, температура цилиндров повышалась, мощность падала, отработавшие газы становились чёрными, разрушались детали двигателя (рис. 8).

Рис. 8. Поршень, разрушенный детонацией

Явление ненормального сгорания бензина в двигателе получило название детонации^*. Когда при работе двигателя слышится характерный стук, говорят: «Двигатель детонирует».

В нормально работающем двигателе скорость распространения пламени равна 20-35 м/с. В детонирующем двигателе часть смеси паров бензина с воздухом не плавно сгорает, а взрывается. При взрывном сгорании детонационная волна распространяется со сверхзвуковой скоростью 1,5-2,5 км/с. При детонационном сгорании наблюдается повышение давления и температуры газов в цилиндре в 75–100 раз быстрее.

Наиболее распространённой теорией, объясняющей явление детонации в двигателе, является разработанная на основе классических работ академика Л. И. Баха теория, в соответствии с которой в горючей смеси до момента её сгорания образуются взрывчатые вещества - пероксиды.

При сильной детонации уменьшается мощность и, как следствие, увеличивается удельный расход бензина.

Перегреваются цилиндры, прогорают поршни и клапаны, пригорают поршневые кольца, разрушаются подшипники и другие детали.

Детонация не только сводит на нет все преимущества, связанные с повышением степени сжатия, но и резко ухудшает работу двигателя, а подчас выводит двигатель из строя.

Природа детонации сложна, и многое ещё остаётся невыясненным. Несмотря на это, всё же научились устранять детонацию и предупреждать её возникновение.

Детонация в двигателе зависит от качества бензина - его октанового числа, которое характеризует свойства бензина, проявляющиеся при его сгорании. Если бензин для двигателя подобран правильно и имеет высокое октановое число, то о детонации не может быть и речи. Двигатель начинает детонировать лишь при работе на бензине с более низким октановым числом, чем требуется. Поэтому самым радикальным средством борьбы с детонацией является подбор для двигателя бензина соответствующего качества.