ВЛИЯНИЕ АНОМАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ СГОРАНИЯ НА ТОПЛИВНУЮ ЭКОНОМИЧНОСТЬ

Факт, что экономичность двигателя с искровым зажиганием зависит от степени сжатия, хорошо известен. Термодинамическое обоснование его приводится в различных учебниках, а практические последствия увеличения степени сжатия достаточно подробно исследованы, в частности, Кэрисом и Нелсоном.

Кэрис и Нелсон не могли точно определить оптимальную степень сжатия, однако они установили, что при степени сжатия 17 : 1 КПД двигателя начинает уменьшаться. Эта степень сжатия значительно меньше максимально возможной в двигателях массового производства, которая может быть примерно равной 24 : 1. Указанное предельное значение определяется техническими возможностями, оно применяется лишь в малых высокооборотных вихрекамерных и предкамерных дизелях, что обеспечивает легкий пуск и хорошее сгорание.

При высокой степени сжатия в двигателях с искровым зажиганием возникают проблемы, связанные с чрезмерным увеличением максимального давления в цилиндрах, вызывающим необходимость утяжеления конструкции и приводящим к увеличению потерь на трение. За все это приходится расплачиваться дополнительным расходом топлива.

При современном техническом уровне оптимальное значение степени сжатия для двигателей с искровым зажиганием, предназначенных для использования в легковых автомобилях малой массы, находится в диапазоне от 11 : 1 до 14 : 1. Однако большинство доступных топлив в условиях высокого давления в цилиндрах и при сопутствующих высоких температурах проявляют склонность к аномальному сгоранию. Вследствие этого на практике в двигателях, за исключением высокооборотных двигателей гоночных автомобилей, степень сжатия редко превышает 10 : 1, а чаще близка к 9 : 1. Несмотря на все сказанное, увеличение степени сжатия с 9 : 1 до 14 : 1 сулит значительное повышение экономичности, поэтому изучение факторов, приводящих к аномальному сгоранию, которое не позволяет реализовать это повышение, несомненно имеет смысл.

Двумя основными видами аномального сгорания являются детонационное сгорание и калильное зажигание, которые известны со времени появления самих двигателей с искровым зажиганием. Хотя Дугалд Клерк сообщил о первом наблюдении им детонационного сгорания еще в 1882 г., результаты его наблюдения с научной точки зрения были описаны недостаточно полно. Для лучшего понимания существа вопроса полезно начать с краткого исторического обзора.