Октановое число автомобильных бензинов.

Особенностью рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания с принудительным воспламенением есть всасывание в цилиндр рабочей смеси паров топлива с воздухом и воспламенение её в конце процесса сжатия с помощью электрической искры.

Фазы процессов превращения при нормальной работе в цилиндрах без детонации:

1) зажигание и формирование очага пламени;

2) распространение турбулентного пламени по всей камере сгорания;

3)догорание отдельных объёмов рабочей смеси, образующихся при разрушении фронта пламени в конце горения.

Средняя скорость распространения зоны горения составляет в зависимости от конструкции камеры сгорания и режима работы двигателя 15-40 м/с. В некоторых условиях нормальное сгорание нарушается.

Детонационное горение - особый вид горения, отличающийся механизмом и скоростью распространения пламени. При детонационном горении развитие первой и второй фаз осуществляется так же, как и при нормальном горении. После прохождения фронтом пламени значительной части камеры сгорания наблюдается некоторое замедление его продвижения, после чего остальная часть рабочей смеси сгорает очень быстро за время порядка 3*10^-4с.

 

Схема протекания детонационного горения в карбюраторном двигателе.

 

 

I - I – положение фронта пламени к началу детонации;

А – очаг самовоспламенения;

1,2,3 – мгновенное положение распространения зоны горения от очага А;

01,02,03 – ударные волны;

D, D ₁, D ₂ – возникновение и распространение детонационных волн;

01,02,03, - ударные волны;

1', 2',3',4' – отраженные ударные волны.

Рис.4

 

В определенной части нашей смеси развитие предпламенных химических превращений может завершиться самовоспламенением в одном или нескольких очагах вследствие неоднородности реагирующей смеси по составу и температуре. От очагов самовоспламенения по химически активной смеси распространяется зона   горения со скоростью звука и выше. За счёт передачи теплоты и активных продуктов такие скорости горения получить нельзя. В этом случае имеет место последовательное самовоспламенение смежных объёмов активной смеси.

Распространение зоны горения со скоростью, превышающей скорость звука, приводит к образованию ударных волн 01,02,03,04. Обычно ударные волны не вызывают сами по себе детонационного горения. Однако вследствие отражения ударных волн от стенок и их наложения при условии, что в местах их прохождения имеется еще не прореагировавшая полностью смесь, возможно возникновение детонационной волны. D, D ₁, D ₂ – возникновение и распространение детонационных волн; 1', 2',3',4' – отражённые ударные волны

Стук в двигателе, работающем с детонацией, представляет собой колебания стенок цилиндров, которые вызываются прямыми и отраженными ударными волнами (перегрев стенок цилиндра, снижается температура выпускных газов и увеличивается расход топлива).

Возможность возникновения детонации и её интенсивность зависит от свойств горючей смесей. Склонность топлива к детонации характеризуется октановым числом. Оно определяется на основе сравнения детонационных характеристик испытуемого бензина и эталонного топлива при составе смеси, соответствующей наибольшей интенсивности детонации

В качестве эталона для определения октанового числа выбирают изо-октан, с октановым числом 100 и нормальный гептан с октановым числом 0.

Октановое число топлива численно равно объемной доле (%) изо-октана в смеси с н-гептаном, эквивалентной по детонационной стойкости топливу при испытании на стандартной установке с переменной степенью сжатия в стандартных условиях.

              Если октановое число бензина, например, 95, то это означает, что его антидетонационная стойкость отвечает смеси, которая состоит из 95% изо-октана и 5% нормального гептана.

              Повышение октанового числа бензина можно добиться введением антидетонационных присадок, которые содержат тетраэтилсвинец. В Украине разработана присадку «Екооктан+», которая снижает на 70% содержание канцерогенных углеводородов в отработанных газах.