Детонация и методы борьбы с ней

На фиг. 36 приведено допустимое снижение октанового числа топлива  в зависимости от количества впрыскиваемой  воды, полученное при испытании ряда авиамоторов, требующих в нормальных условиях работы без впрыска воды топлива с октановым числом 83—95. Как видно из диаграммы, при впрыске  воды в количестве 20-30 % от расхода  топлива величина потребного октанового числа может быть снижена в  среднем на 5—8 единиц.

В заключение приводим данные, полученные при впрыске воды на моторе Пратт-Уиттни R-2800-63. В этом случае впрыск воды сочетается с одновременным снижением расхода  топлива. На режиме боевой мощности двигатель  развивает 2000 л. с. при давлении наддува Pk = 1320 мм рт. ст. без впрыска воды. На чрезвычайном боевом режиме давление наддува повышается до величины pk = 1420 мм, а мощность до 2300 л. с. При этом количество впрыскиваемой воды доводится  до 20—25 % от расхода топлива, а состав смеси обедняется на 14—16%. Как видно  из приведенных данных, увеличению наддува на 7,5% соответствует увеличение мощности на 15%. Объясняется это увеличением  весового заряда за счет понижения  температуры, вызванного испарением воды, а также возможностью, за счет обеднения  смеси, работать на коэффициенте избытка  воздуха, соответствующем максимальной мощности.

Как видно, при уменьшении угла опережения от 15 до 6° до в. м. т.(n=2100-2150 об/мин), мощность двигателя, соответствующая  началу детонации, увеличилась от 780 до 824 л. с. при одновременном увеличении наддува от 1,09 до 1,24 бар. Дальнейшее уменьшение угла опережения зажигания  имело следствием полное исчезновение детонации. Однако, несмотря на увеличение наддува, мощность двигателя вновь  начала уменьшаться вследствие ухудшения  процесса, вызванного чрезмерно поздним  зажиганием. Обращаясь к нижней части  диаграммы, мы видим, что при указанном  выше уменьшении опережения зажигания  увеличение мощности на 5% требовало  повышения наддува на 15%.

Столь большое увеличение наддува было, очевидно, вызвано  необходимостью компенсировать снижение качества процесса увеличением количества воздуха, подаваемого в двигатель. Уменьшение опережения зажигания при одновременном обогащении смеси является одним из наиболее эффективных методов устранения детонации при работе двигателей в условиях форсированных режимов. 

Число оборотов

С увеличением числа оборотов возрастает скорость распространения  фронта пламени. Время сгорания и  время пребывания смеси в цилиндре до момента воспламенения сокращается. Вследствие этого вероятность детонации  рабочей смеси с увеличением  числа оборотов двигателя при  прочих равных условиях уменьшается. Увеличивая число оборотов двигателя, можно, не опасаясь детонации, повышать или степень  сжатия, или давление наддува двигателя.

Атмосферные условия

Изменение состояния окружающей среды точно так же влияет на вероятность  возникновения детонации. В двигателях без нагнетателя увеличение атмосферного давления вызывает увеличение детонации. В двигателях с нагнетателем давление на всасывании не зависит от атмосферного давления. Изменение температуры  окружающей среды влияет на детонацию  смеси как в двигателях с нагнетателем, так и без него. В летнее время  условия работы двигателя в смысле детонации являются более тяжелыми. Сравнительно большое влияние на детонацию оказывает влажность  воздуха. Как правило, увеличение влажности  воздуха уменьшает возможность  возникновения детонации.

Используемые источники.

1. http://turboengines.ru