3.2. Нормальне і детонаційне згоряння

Згоряння робочої суміші може бути: нормальним, жаровим, детонаційним.

Нормальне згоряння. У двигунах з примусовим запалюванням робоча суміш (стиснута до 1...1,5 МПа і нагріта теплотою стиску до 350...380°С) займається від електрич­ної іскри і згоряє в процесі поширення фронту полум'я по всій камері згоряння. При цьому виділяють три фази зго­ряння (рис. 3.1.): утворення осередка горіння (ділянка а), швидкого поширення фронту полум'я (ділянка б), дого­ряння (ділянка в).

Рис.3.1. Кут повороту колінчастого вала, град.

Перша – починається з моменту подачі іскри і закін­чується в момент помітного підвищення тиску внаслідок згоряння. В цій фазі, осередок горіння, що виник між електродами свічки, поступово перетворюється в розвину­тий фронт полум'я.

Друга – основна фаза швидкого поширення фронту по­лум'я (середня швидкість 15...80 м/с) протікає практично при незмінному об'ємі, так як поршень протягом цієї фази знаходиться біля верхньої мертвої точки. Закінчується фа­за в момент досягнення максимального тиску в циліндрі двигуна.

Третя – процес догорання робочої суміші.

Детонаційне згоряння. Під час роботи двигуна внаслі­док деяких причин (підвищеної температури, невідповід­ності октанового числа бензину вимогам двигуна, а також якості бензину вимогам стандарту тощо) може виникнути детонаційне (вибухове) згоряння робочої суміші або про­сто детонація. При детонаційному згорянні фронт полум'я поширюється зі швидкістю 1000...2300 м/с, а температура підвищується до 2500...3000°С.

Спочатку займання робочої суміші відбувається від іс­кри свічки запалювання і фронт полум'я температурою 2000...2500°С поширюється з нормальною швидкістю. Так згоряє навіть при інтенсивній детонації, як правило, 75 % робочої суміші, а при слабкій – 95 %.

Властивість бензину протистояти детонації оцінюється октановим числом, мінімальне значення якого відображено у марці бензину.

За еталонне паливо прийнята суміш з різним вмістом (за об'ємом) двох вуглеводнів – ізооктану (С₈Н₁₂) і нор­мального гептану (С₇Н₁₆). Ізооктан має високу детонаційну стійкість, яка умовно прийнята за 100, нормальний гептан – дуже низьку, що прийнята за 0.

Октанове число (04) бензину дорівнює процентному (за об'ємом) вмісту ізооктану в такій суміші з нормальним гептаном, яка рівноцінна за антидетонаційними властивос­тями даному паливу при стандартних умовах випробування. Октанове число визначають порівнянням детонаційної стійкості даного бензину з еталонним паливом, октанове число якого відоме, на стандартному одноциліндровому двигуні зі змінним ступенем стиску.

Некероване (жарове) запалювання. Однією з форм ано­мального згоряння є згоряння, що визване некерованим запалюванням, коли робоча суміш займається не від іскри в певний момент, а самочинно від перегрітих деталей (ви­пускних клапанів, електродів свічок) або розжарених час­тинок нагару. Жарове запалювання порушує нормальне протікання процесу згоряння, і відповідно погіршує техніко-економічні показники двигуна.

Характерною зовнішньою ознакою жарового запалю­вання в карбюраторному двигуні є продовження роботи двигуна з дуже малою частотою обертання колінчастого вала (200...300 хв^–1) після виключення запалювання.

Основні заходи боротьби з жаровим запалюванням по­лягають у поліпшенні конструкцій камер згоряння, зміні властивостей нагару, що утворюється, за рахунок додаван­ня спеціальних присадок у палива.

Зменшити безпеку виникнення жарового запалюван­ня можна і правильним підбором свічок. їх для конкретно­го двигуна вибирають так, щоб, з одного боку, виключити можливість жарового запалювання на теплонапружених режимах, а з другого боку, забезпечити на мінімальних ре­жимах незакоксовування свічки.