3.1.2.4 Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на процесс сгорания бензина

В карбюраторных двигателях на характер сгорания бензина влияют следующие конструктивные факторы: степень сжатия, формы камеры сгорания; расположение и количество свечей зажигания, размеры гильз цилиндров; материал поршней, головок блока и гильз цилиндров и т.д.

Повышение экономичности двигателей, увеличение их мощности достигаются повышением степени сжатия до =10…12. Это приводит к повышению давления и температуры в конце такта сжатия, что может вызвать самовоспламенение бензовоздушной смеси. В результате самовоспламенения смеси в цилиндре двигателя возникает высокое давление, прежде чем поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ).

3.1.2.5 Нормальное и детонационное сгорание бензина

Технико-экономические показатели двигателей во многом зависят от совершенства процесса горения бензина в цилиндре. На этот процесс оказывают влияние химический состав бензина, состав бензинововоздушной смеси, давление, температура и время сгорания рабочей смеси.

При нормальном сгорании рабочей смеси отдельные ее части воспламеняются, и фронт пламени перемещается за счет передачи теплоты посредством теплопроводности и лучеиспускания. Скорость распространения пламени при этом составляет 25…40 м/с.

Значение ее увеличивается с увеличением давления и температуры рабочей смеси. Максимальное значение скорости распространения фронта пламени соответствует коэффициенту избытка воздуха =0,93…0,95; обогащение или обеднение бензовоздушной смеси ведет к снижению скорости.

При нормальном процессе сгорания бензина в цилиндре двигателя давление нарастает плавно, однако при повышении температуры и давления, нормальное сгорание может нарушиться и перейти в детонационное, или взрывное сгорание. При этом скорость распространения фронта пламени нарастает скачкообразно и достигает 1500…2500 м/с, резко возрастает давление, порождая ударные волны, в результате возникает характерный металлический стук.

На процесс сгорания рабочей смеси оказывает влияние угол опережения зажигания, частота вращения коленчатого вала двигателя, коэффициент избытка воздуха, влажность и атмосферное давление воздуха, тепловой режим и нагрузка двигателя, нагарообразование на деталях камеры сгорания и днище поршня.

Правильный выбор угла опережения зажигания оказывает большое влияние на процесс сгорания рабочей смеси, а в конечном итоге на мощность и экономичность двигателя. Основными факторами, влияющими на выбор оптимального угла опнережения зажигания, являются скорость движения поршня, и скорость сгорания рабочей смеси.

Скорость движения поршня пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя, с увеличением которой время, отводимое на сгорание рабочей смеси уменьшается. Следовательно, с увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя угол опережения зажигания нужно увеличивать. Изменение угла опережения зажигания в зависимости от частоты вращения коленчатого вала производится автоматически - центробежным регулятором. Излишнее увеличение этого угла ухудшают условия сгорания смеси, создаются благоприятные условия для образования и накопления перекисных соединений, вызывающих детонацию.

Детонацию можно предотвратить, снижая температуру рабочей смеси, прикрывая дроссельную заслонку и т.д.

Выше отмечалось, что процесс горения бензина в значительной степени определяется его химическим составом и молекулярным строением углеводородов. Углеводороды, входящие в состав бензина, обладают разной детонационной стойкостью. Так парафиновые углеводороды нормального строения склоны к детонационному сгоранию, а ароматические углеводороды имеют наиболее высокую детонационную стойкость. Кроме того, изопарафиновые углеводороды имеют высокую детонационную скорость. Таким образом, в бензинах предпочтительно содержание изопарафиновых и ароматических углеводородов.