Влияние неравномерности фракционного состава горючей смеси по цилиндрам двигателя на интенсивность детонации

Во многоцилиндровых двигателях с искровым зажиганием процессы смесеобразования, связанные с раепыливанием и испарением топлива, начинаются в карбюраторе и продолжаются во впускной трубе двигателя. Образовавшаяся топливовоздушная смесь распределяется по цилиндрам из одного на все цилиндры впускного трубопровода.

Как известно, бензин как смесь углеводородов различного фракционного состава выкипает в интервале температур 50-225°С, поэтому прогрев и испарение капель топлива во впускном трубопроводе сопровождается разделением бензина на фракции.

В первую очередь испаряются наиболее легкие низкокипящие фракции, образуя бензовоздушную смесь обедненного состава, которая распределяется неравномерно по всем цилиндрам двигателя.

Тяжелые высококипящие фракции не успевают испариться во впускном трубопроводе, оседают на стенки впускного трубопровода в виде топливной пленки, которая движется в направлении, соответствующем направлению движения паровоздушной смеси, со скоростью во много раз меньшей, чем скорость паровоздушной смеси.

Некоторая часть топлива в виде жидких капель из пленки попадает в отдельные цилиндры, обогащая тем самым состав бензовоз-душной смеси в этом цилиндре.

Легкие фракции бензина обладают относительно высокой антидетонационной стойкостью для данной степени сжатия, поэтому паровоздушная смесь обедненного состава с б = 1,0-1,1, наиболее склонная к детонационному сгоранию, попавшая в цилиндры, куда топливо в жидкой фазе практически не попадает, тем не менее сгорает без детонации.

Более тяжелые фракции топлива обладают относительно низкой антидетонационной стойкостью, но, попадая в цилиндр в жидкой фазе, обогащают состав горючей смеси до б = 0,8-0,9, обеспечивая тем самым высокие скорости сгорания и бездетонационную работу цилиндров. Таким образом, происходит автоматическое выравнивание антидетонационной стойкости цилиндров при наличии неравномерного распределения топлива по отдельным цилиндрам.

При использовании на двигателях с высокой степенью сжатия автомобильных высокооктановых бензинов АИ-92, АИ-95, АИ-98, повышенная антидетонационная стойкость которых в основном обусловлена содержанием сравнительно тяжелых ароматических углеводородов (более 50%), легкие и тяжелые фракции обладают также различной антидетонационной стойкостью.

Легкие низкокипящие фракции высокооктановых бензинов для данной степени сжатия обладают сравнительно низкой антидетонационной стойкостью, поэтому паровоздушная смесь обедненного состава, попадая в один из цилиндров, увеличивает вероятность детонационного сгорания.

Тяжелые высококипящие фракции, состоящие в основном из высокооктановых ароматических углеводородов, попадая в отдельные цилиндры в жидкой фазе и тем самым обогащая паровоздушную смесь, уменьшают вероятность возникновения детонационного сгорания.

Опасность возникновения детонационного сгорания в отдельных цилиндрах многоцилшшрового двигателя из-за неравномерного фракционного состава (даже при использовании высокооктанового топлива), усу1убляется тем, что при работе высокооборотного форсированного двигателя наличие детонации в одном из цилиндров трудно различимо на слух на фоне общего шума двигателя. Наличие детонации из-за увеличения теплоотдачи в тсплонапряженные детали камеры сгорания может привести к тяжелым последствиям: прогоранию клапанов, поршней, калильному зажиганию, к расплавлению поршней.