Детонационно горене

[Стоян Боюков-Sariones]

Темата е продиктувана от едно Питане. Понеже не намерих нещо дето да е описан процеса, реших да пиша аз. Мислех, че ще стане по-кратко, ама общо взето не е.
И така. Какво е детонационно горене и има ли почва у нас?
Първо „Какво представлява горенето?“. Горенето на въглеводородно гориво е окислителен процес, при който въглеродът и водородът се съединяват с кислорода от въздуха. Преди да се случи това обаче, изходните вещества преминават през верига междинни реакции (предпламенни процеси). Скоростта на тези процеси зависи от много неща (температура, налягане, хомогенност на гориво-въздушната смес). От скоростта на реакциите при ниски температури (1000К), се определя самовъзпламеняването и детонационното горене (различни неща са, да не се бъркат), а при висока температура (1500 К и повече)-скоростта на разпространение на пламъка. Тук няма да се спирам на самовъзпламеняването. Ще кажа само, че процеса започва вследствие на нагряване на цялото количество горивна смес.
Това горното за да добиете обща представа, какво се случва при горенето.
Сега „Какво представлява детонационното горене?“. Процеса на горене НЕ протича нормално. Същественото тук е следното. Процеса започва, като нормален процес на горене. Повишаването на температурата на сместа води до увеличаване на обема и налягането и. При това положение в най-отдалечената част поради прекомерно повишаване на температурата и налягането, предпламенните реакции завършват преди фронта на пламъка да е достигнал до там. Тази част от сместта се самозапалва и изгаря взривно. Поради именно взривното изгаряне се получават и ударни вълни. Ударните вълни се движат със скорост от порядъка на 1500 до 2000 м/с. Този именно процес на горене с мигновено самозапалване, съпроводен с локално нарастване на температурата и налягането съпроводен с образуването на ударни вълни се нарича детонационно горене. Тъй като обема на горивната камера е много малък, ударните вълни удряйки се в стените на цилиндъра, буталото и цилиндровата глава предизвикват вибрации. Тези именно вибрации външно се проявяват, като метално чукане. Ударните вълни също така уплътняват към стените на цилиндъра продуктите на горенето, което води до повишаване на топлоотвеждането, температурата на частите се повишава и двигателят прегрява.
Така че, относно горецитираната тема. Двигателя не прегрява заради намалено мазане. Причините са други.
Дано съм полезен за някой.
Поздрави.

[Джамбазов]

От: Детонационно горене

Описанието на процеса започва в учебниците за двигатели за техникумите, след това е посериозно развит и в учебниците за по следващите образователни степени.

[Стефан]

От: Детонационно горене

Много гаден режим. Има старинни двигатели, които го понасят някое време. Що си намислил да пишеш за това, твоя ли звъни? Ако е нещо съвременно - по-добре го оправи веднага.

[Стоян Боюков-Sariones]

От: Детонационно горене

Знам аз къде е описан процеса. Учил съм го и в техникума и във ВМЕИ. Просто чичко Гугъл не ми изкара нищо, а в предишната тема мисля, че леко се бъркаха нещата. Иначе аз лично нямам проблем свързан с детонационно горене.

[Стоян Боюков-Sariones]

От: Детонационно горене

Я да посъживя малко темата, че в една тема ставаше въпрос за детонационно горене, а не мисля, че са много правилни разсъжденията (поне за някои работи де).
Фактори оказващи влияние на детонационното горене
Влияние на антидетонационните качества на горивото. При дадена степен на сгъстяване появата на детонационно горене до голяма степен се определят от устойчивостта на горивото срещу детонационно горене, която се характеризира с октановото му число.
Има разни графики, ама с две думи. Колкото октановото число е по-високо, толкова допустимата степен на сгъстяване е по-висока, специфичният разход на гориво е по-нисък и мощността по-висока.
Вличние на конструктивните фактори върху детонацията. Появата и интензивността на детонацията зависят и от конструкцията на горивната камера и размерите на цилиндъра.
Конструкция на горивната камера. Колкото по-компактна е горивната камера и колкото по-интензивно е турболентното движение на работната смес, толкова с по-висока степен на сгъстяване двигателят може да работи без детонация. При компактна камера разстоянието от свещта до най-отдалечените части на сместа не е голямо, фронтът на пламъка достига до тях, преди да завърши физико-химичната им подготовка за изгаряне.
От съществено значение е разположението на запалителната свещ. Тя трябва да бъде по-близо до изпускателния клапан, където условията за възникване на детонация са по-благоприятни.
Размери на цилиндъра на двигателя. При намаляване на диаметъра на цилиндъра се увеличава относителната охладителна повърхнина на цилиндъра и главата, а разстоянието от запалителната свещ до най-отдалечените точки на горивната камера намалява. Затова двигателите с по-малък диаметър на цилиндъра при равни други условия могат да работят с по-висока степен на сгъстяване.
Материал на буталото и цилиндровата глава. Използването на цилиндрова глава от алуминиева сплав вместо от чугун позволява да се повиши степента на сгъстяване с около 0,5, тъй като алуминиевите сплави имат по-голяма топлопроводност и температурата на сместа в края на сгъстяването е по-ниска.
Такъв ефект се получава и при използването на алуминиеви бутала вместо чугунени (не че сега се ползват масово чугунени де).
До тук добре. Сега по-интересните неща.
Влияние на експлоатационните фактори върху детонацията.
Състав на сместа. Богатите смеси (α=0,8 до 0,9) горят най-бързо, а налягането и температурата достигат най-високи стойности. Повишените температура и налягане спомагат появата на детонационно горене. При преобогатяване и при преобедняване на сместа условията за появата на детонационно горене се влошават.
И тука има графика. С две думи. При гореспоменатият състав октановото число трябва да е най-високо.
Честотен режим на двигателя. При повишаване на честотата на въртене на коляновия вал турболентното движение на сместа се усилва, скоростта на горене се увеличава и съответно продължителността на горенето намалява. Затова с нарастване на честотата на въртене условията за появата на детонационно горене са по-неблагоприятни.
Натоварване на двигателя. Най-висока температура и максимално налягане в цилиндъра се получават при пълно натоварване на двигателя (за кой не знае това означава колко е отворена дроселната клапа). Затова при пълно натоварване условията за поява на детонация са по-благоприятни. При намаляване на натоварването дроселната клапа се притваря, температурата и налягането в началото на горене се намаляват и детонационното горене (ако е имало такова) може да мине в нормално.
Нагарообразуване. При работа на двигателя по стените на цилиндровата глава и буталото се натрупва нагар който увеличава фактическата степен на сгъстяване и влошава топлопроводността на стените. Образуването на нагар благоприятства появата на детонационно горене.
Ъгъл на изпреварване на запалването. С увеличаване на ъгъла на изпреварване на запалването нарастват налягането и температурата в процеса на горене, поради което интензивността на детонационното горене или възможността за появата му нарастват.
Когато се налага двигателят да работи с по-нискооктанов бензин, ъгълът на изпреварване на запалването се намалява, за да може горенето да се измести по линията на разширение (тоест температурата и налягането се намаляват), което води до намаляването на възможността от появата на детонационно горене.
Температура на охлаждащата течност и на горивната смес. При повишаване на температурата на охлаждащата течност нарастват температурата и налягането на газовете в процеса на горене и съответно вероятността за поява на детонационно горене се увеличава.
До същото води и загряването на горивовъздушната смес.

[Ясен]

От: Детонационно горене

Това с бедната и богатата смес е малко по-сложно, ама крайният резултат е, че бедни смеси детонират по-лесно, богати - по-трудно и това е основен похват в борбата с детонацията при върхови режими на двигателите.

[Стоян Боюков-Sariones]

От: Детонационно горене

Цялата работа с детонационното горене е бая сложна материя. Ама на кафе може да споделиш!

[Русев]

От: Детонационно горене

Чисто теоретично обяснено:При нормалното горене максимумът на газовата сила е 3-4 градуса след Г.М.Т. и именно тази сила "бута" буталото надолу.При детонационното горене-максимумът на газовата сила е преди тези 3-4 градуса и се получава "запъване",два фронта на горене-които се посрещат и други фактори ,които влошават нормалната работа на двигателя и предизвикват странични шумове.

[Ясен]

От: Детонационно горене

Какво е газова сила?

[pepihm]

От: Детонационно горене

Много гаден режим. Има старинни двигатели, които го понасят някое време......

Понасят го доста,ама това е друга тема,двигател произведен преди 30г едва ли е толко старинен,но това е въпрос на гледна точка?