11. Детонация бензинового топлива. [лаба 1]

Детонация (детонационное сгорание) является одним из наиболее часто встречающихся видов аномального сгорания топливовоздушной смеси в двигателях с принудительным воспламенением.

Детонационная стойкость топлива характеризует его способность сгорать в двигателе с принудительным воспламенением без детонации. Этот показатель является главным критерием, определяющим способность автомобильных бензинов противостоять самовоспламенению при сжатии. В бензиновых двигателях топливо вначале испаряется, смешивается с воздухом и лишь затем поджигается электрической искрой. При нормальном горении топлива от искры зажигания фронт пламени распространяется со скоростью 20-50 м/с.

Стойкость различных групп углеводородов к образованию пероксидов характеризует их детонационную стойкость:

1. Ароматические углеводороды – наиболее стойкие из всех, но с увеличением боковых цепей их детонационная стойкость уменьшается.

2. Изопарафиновые углеводороды почти так же стойки, как ароматические. С увеличением разветвленности цепи детонационная стойкость их растет.

3. Нафтеновые углеводороды по детонационной стойкости занимают среднее положение, и с увеличением боковых алкильных цепей и их разветвленности детонационная стойкость растет.

4. Олефиновые углеводороды по стойкости почти подобны нафтеновым. Чем короче цепь и чем ближе к краю цепи двойная связь, тем выше детонационная стойкость.

5. Нормальные парафины обладают наименьшей детонационной стойкостью, причем с ростом длины цепи эта стойкость падает.

Основную роль в обеспечении работы двигателя без детонации играет детонационная стойкость топлива, оцениваемая его октановым числом. Чем выше октановое число используемого топлива, тем менее вероятно возникновение детонации. Этот показатель характеризует способность автомобильных и авиационных бензинов противостоять самовоспламенению при сжатии. Высокая детонационная стойкость топлив обеспечивает их нормальное сгорание на всех режимах эксплуатации двигателя.

Октановое число (ОЧ) – процентное (объемное) содержание изооктана в смеси с нормальным гептаном, которая по своим антидетонационным свойствам аналогична испытуемому топливу.

Октановое число измеряется в сотой шкале. За 100 % шкалы принята детонационная стойкость изооктана (2,2,4-триметилпентана, изо-С8Н18). Изооктан обладает высокими антидетонационными свойствами, он способен при высокой степени сжатия сгорать без детонации. За нуль этой шкалы принята детонационная стойкость нормального гептана (н-С7Н16). Нормальный гептан в противоположность изооктану обладает низкими антидетонационными свойствами. Он начинает детонировать даже при низкой степени сжатия.

Лучшими компонентами автомобильных бензинов являются изопарафины и до определенного предела – ароматические высокооктановые углеводороды (чрезмерно высокое содержание ароматических углеводородов приводит к ухудшению других показателей качества бензинов, таких как токсичность, нагарообразование и др.).

Существует несколько методов определения октановых чисел: моторный и исследовательский.