41. Нормальное протекание процесса горения. Его основные показатели.

Как протекает горение. Нормальный процесс сгорания топливного заряда в цилиндре происходит следующим образом. Поршень приближается к верхней мертвой точке, рабочая смесь (пары бензина, воздух и какое-то количество остаточных продуктов горения) сжата. В нужный момент между электродами свечи проскакивает искра, и здесь образуется первичный очаг воспламенения объемом несколько кубических миллиметров, энергия которого складывается из энергии искры и энергии сгоревшего в этой зоне топлива. От первичного очага пламя начинает распространяться на окружающую рабочую смесь; фронт этого пламени имеет вид ламинарного (ровного, незавихренного) слоя толщиной меньше миллиметра, движущегося вначале с небольшой скоростью. Однако она быстро нарастает, поскольку остающиеся за фронтом сгоревшие газы, имеющие температуру около 2000°К, расширяются. Удаляясь от свечи, где рабочая смесь относительно спокойна (пристеночная зона), и приближаясь к центру камеры сгорания, пламя достигает турбулизованной (завихренной) зоны топливного заряда. Здесь фронт пламени начинает дробиться и приобретает ячеистую структуру, где участки горения перемежаются со свежей смесью и продуктами сгорания. Толщина такого турбулентного слоя становится равной нескольким сантиметрам, а скорость его распространения измеряется десятками метров в секунду, находясь в прямой зависимости от скорости движения газов внутри камеры. Нужно заметить, что нормальная работа двигателя в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала обеспечивается именно тем, что скорость турбулентного пламени возрастает пропорционально увеличению скорости движения поршня. Когда же пламя проходит через весь объем камеры, горение в ней постепенно прекращается, а образовавшиеся горячие газы начинают расширяться, перемещая поршень вниз и тем самым, совершая полезную работу. Чем выше температура и давление этих газов, тем больше отдача мощности. Этот процесс обеспечивает наибольшую эффективность двигателя, расчетный уровень расхода топлива и токсичности отработавших газов. Но, к сожалению, так бывает не всегда. При определенных условиях ход процесса может нарушаться, вызывая разные по тяжести последствия - от неприятных ощущений у водителя до серьезного повреждения двигателя. Что влияет на процесс горения. Прежде всего, конечно, бензин, его характеристики, соответствие данному двигателю. Современный товарный бензин представляет собой сложную смесь разных углеводородов, а также специальных присадок. Кроме основного свойства - стойкости к детонации, что определяется октановым числом, бензин должен обладать и другим - не иметь склонности (разумеется, в определенных условиях и пределах) к самовоспламенению и калильному зажиганию, к нагарообразованию. Процесс сгорания существенно зависит от состава горючей смеси. Общая зависимость (при наивыгоднейшем опережении зажигания) такова: наибольшая температура и давление газов в камере сгорания достигаются при слегка обогащенной смеси. Дальнейшее ее обогащение и обеднение снижает температуру. Отклонение угла опережения зажигания от оптимальной величины тоже оказывает прямое влияние. Увеличение угла повышает температуру внутри камеры и может довести ее до уровня, опасного для расположенных там деталей. При позднем зажигании температура в камере снижается, но на выпуске - возрастает. Это, в частности, ужесточает тепловой режим работы выпускного клапана. Любой перегрев деталей, расположенных в камере сгорания, может нарушить нормальное протекание процесса горения топлива.

Что следует из теории. Вряд ли есть необходимость в каких-то развернутых выводах - они естественно следуют из самой сути рассмотренных положений. Но, видимо, краткое и пусть несколько упрощенное резюме все же может быть полезным. Оно сводится к следующему. Если во время форсированной езды по автомагистрали в двигателе прослушиваются какие-то непонятные стуки - это не детонация. Логичнее объяснить их самовоспламенением топлива из-за перегрева двигателя или обильного нагара в камерах сгорания. Если стуки появляются на переменных режимах, скажем, при городской езде, то не калильное зажигание тому виной. И, наконец, не нужно панически бояться вспышек в моторе после выключения зажигания. Но и терпимо относиться к ним не следует, способы прекратить их, были перечислены в тексте.