Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое детонация в двигателе внутреннего сгорания

Причины возникновения и советы по устранению детонации в двигателе

С рождением двигателя внутреннего сгорания появилось и понятие детонации мотора. Владельцы карбюраторных двигателей именовали процесс «стуком пальцев», а на самом деле это обычный детонационный режим, в котором ДВС работает при определенных условиях. Что это такое, о причинах возникновения и методах устранения расскажут эксперты.

Определение детонации и причины ее появления

При нормальной работе ДВС в цилиндре топливо сгорает равномерно и пламя распределяется со скоростью 10-30 м/сек (до 50 м/с максимум). Но при создании условий, приводящих к детонационному сгоранию, скорость распространения увеличивается в 100 раз и составляет от 2000 м/сек. Таким образом, наблюдается взрывной эффект. Ударная волна со значительной энергией ударяется о стенки камеры сгорания двигателя, что и приводит к возникновению характерного детонационного стука. И стучат совсем не пальцы.

Для появления детонации нужны следующие условия:

  • перегретый мотор;
  • применение низкооктанового бензина (аналог — низкокачественный);
  • повышенные нагрузки и низкие обороты.

Именно эти условия предшествуют наступлению детонационного режима. Для авто Исузу ранних годов выпуска даже небольшой перегрев двигателя или резкие температурные изменения окружающей среды ускоряют возникновение детонационного стука. Моторы не приспособлены для работы в режиме ударной волны. Процессы должны протекать плавно, а резкая ударная волна снижает эксплуатационные характеристики. Изнашиваются детали, поверхность поршня повреждается, а пальцы разбиваются (от этого и пошло понятие о стуке пальцев). Детонация способствует и перегреву двигателя, который приводит к тяжелым последствиям и дорогостоящему ремонту.

Еще одним фактором, который определяет условия возникновения детонации, является угол опережения зажигания. Повышение показателя этого параметра приводит к изменению пиковой точки давления ближе к верхней мертвой точке (ВМТ). Это способствует появлению высокого давления. И нормальное протекание процесса сгорания переходит в режим взрыва, ударной волны, то есть детонации. Поэтому и устанавливали зажигание ранним, чтобы избежать сильной детонации. Регулировка обычно осуществлялась на ходу.

Разбиваем мифы о датчиках детонации

Установленные на авто датчики детонации представляют собой пьезо-элементы, которые регулируют работу двигателя, и в нужный момент «включаются» поздние углы зажигания. Существует распространенная ошибка, что при обрыве проводки или самого датчика возникает детонационный стук. После нескольких практических испытаний доказано обратное. Обрыв не приводит к детонации при любых условиях эксплуатации. Касаемо впрысковых моторов, которые не должны подвергаться детонации. Опытным путем установлено, что мотор может детонировать.

Устранение детонации в двигателе

Для устранения детонации и ее последствий рекомендуем придерживаться основных правил эксплуатации авто. Сотрудничать с сертифицированными АЗС, в качестве топлива которых уверены. Владельцы Isuzu должны заправляться топливом, октановое число которого соответствует отмеченному в руководстве к автомобилю. Важно проверять работоспособность системы охлаждения, отслеживать качество и количество жидкости. Проходить техническое обслуживание и вовремя заменять расходники. Выполнение несложных функций, которые в принципе знает каждый автовладелец, избавит от внезапного нагрева мотора и как следствия от детонации.

Рекомендуется следить за исправностью механики, избегать эксплуатацию в условиях только минимальных нагрузках. На практике доказано, что мотор «звонит» лишь на низких оборотах. Хотя такие условия встречаются все реже. Механика постепенно выживается автоматом, а применение низкокачественного (низкооктанового) бензина можно избежать.

25.01.2018, 1600 просмотров.

Оставь запрос и узнай точную цену и срок доставки.

Что такое детонация?

Для понимания процесса детонации необходимо вспомнить, что происходит с топливом в цилиндрах бензинового двигателя. Когда смесь бензиновых паров с воздухом попадает в камеру сгорания, она воспламеняется с помощью искры. Соответственно, фронт пламени плавно распространяется от электрода свечи зажигания к переферии. Важно понимать, что никаких взрывов здесь не происходит (именно так считаю многие неопытные автомобилисты), скорость распространения огня ограничивается примерно пятьюдесятью метрами в секунду, что позволяет обеспечить мягкую и бесперебойную работу двигателя внутреннего сгорания.

При этом каждый двигатель нуждается в определеном опережении зажигания, необходимом для того, чтобы смесь воспламенялась еще до того, как поршень окажется в своем верхнем мертвом положении, а догорала в конце поршневого рабочего хода. В случае, если этот процесс нарушен, возникает неравномерное воспламенение воздушно-бензиновой смеси и ее сгорание приобретает взрывообразный характер, что со стороны проявляется в виде металлических стуков и, в некоторых случаях, тряской автомобиля. Также нередко слышны хлопки в глушителе такого автомобиля, что происходит по причине догорания топливной смеси в глушителе.

Стоит заметить, что судорожные рывки и вздрагивания автомобиля после выключения двигателя детонацией не являются. Это явление получило название дизелинг, и имеет несколько отличные от детонации механизмы.

Как защитить ДВС от детонации

Защитить двигатель внутреннего сгорания от детонации можно при недопущении вышеперечисленных причин. При обнаружении первых признаков детонации следует принять меры по их устранению.

  1. Устанавливать рекомендованные свечи зажигания для конкретного мотора.
  2. Заливать соответствующее для автомобиля топливо. Например, по рекомендации завода-изготовителя машины рекомендованным для заправки требуется только бензин с октановым числом 95, но, если заливать 92-й бензин, то может появиться детонация ДВС, потому что компрессии требуется поменьше и воспламеняется быстрее.
  3. Своевременно менять фильтры, по мере их загрязнения.
  4. Не перегревать мотор.
  5. Следить за исправностью датчиков и сигналами бортового компьютера.

Сигнальный процессор обнаружения детонации в двигателе внутреннего сгорания HIP9010AB

Описание

HIP9010 предназначена для обнаружения момента, предшествующего моменту детонации в автомобильном двигателе, и выработки сигнала для системы управления.

Блок-схема этой ИМС представлена на рис. 1. Процессор поочередно опрашивает каждый из двух датчиков, установленных на блоке цилиндров. Сигнал с выбранного датчика подается на входы двух программируемых полосовых фильтров, разделяющих сигнал по двум каналам. В состав каждого из них входит также программируемый усилитель и активный детектор. Коэффициенты усиления каналов устанавливаются таким образом, что когда двигатель не детонирует, оба они вырабатывают на выходе одинаковые сигналы (режим калибровки), что позволяет адаптировать систему к уровню собственных шумов любого конкретного двигателя.

Предельно допустимые значения характеристик

Напряжение питания Vddот -0,5 В до +7,0 В
Выходное напряжение, Voutот -0,5 В до +7,0 В
Входное напряжение, Vinне более +7,0 В
Температурный диапазонот -40°С до +125°С

Основные характеристики ИМС

Потребляемый ток при Vdd=5,25 В7,5 мА
Ток утечки по входу, вывод 14, при Vdd=5,0 В3 мкА
Максимальное входное напряжение, выводы 7, 8, 12 и 1370% от Vdd
Выходной уровень, вывод 10TTL
Стабильность усилителя1%
Читать еще:  Газель греется двигатель 402 что сделать

Когда двигатель начинает детонировать, сигнал от датчиков, детектирующийся раздельно по каждому каналу, поступает на интегратор, в котором происходит вычитание меньшего сигнала из большего. Результат представляет собой некоторое напряжение, уровень которого пропорционален степени детонации.

Кристалл управляется центральным микропроцессором системы через SPI-интерфейс.

Подробно с электрическими характеристиками можно ознакомиться на www.intersil.com.

Отличительные особенности

  • Два входа для подключения датчика детонации
  • Программирование процессором через SPI
  • Точность и стабильность фильтрации
  • Программируемый коэффициент усиления
  • Программируемые постоянные времени
  • Программируемые характеристики фильтра
  • Встроенный тактовый генератор
  • Диапазон рабочих температур от –40 до +125° C

Работы HIP9010

Микросхема представляет собой универсальный цифровой контроллер, стоящий между аналоговой частью системы (звуковыми датчиками или акселерометрами) и вычислительным ядром системы управления двигателем внутреннего сгорания.

Наличие двух широкополосных входных усилителей позволяет использовать пьезоэлектрические датчики, которые могут быть установлены в оптимальных местах на любом типе двигателя, линейном или V-образном.

Сигналы датчиков усиливаются входными усилителями и поступают на управляемые полосовые фильтры, снабженные усилителем и детектором. Полоса пропускания каждого фильтра и коэффицент усиления усилителя устанавливаются внешним процессором. После фильтрации и усиления сигналы обоих каналов поступают в программируемый интегратор. С его выхода сигнал преобразовывается в однополярный, усиливается и подается на вывод 4.

Широкополосные пьезоэлектрические измерительные датчики, используемые в данной системе, имеют емкость порядка 1100 пФ и вырабатывают напряжения в пределах от 5 мВ до 8 В (среднеквадратичное значение). При отсутствии детонации только один канал фильтра обрабатывает сигнал и устанавливает текущее значение в качестве нулевого. Второй используется для мониторинга двигателя. Изменение сигнала второго канала сравнивается с нулевым значением для оценки собственных шумов двигателя и шумов в преддетонационном режиме. Это позволяет ввести критерий различия между шумами сгорания и преддетонации, а также настроить весь усилительный тракт. Сравнение происходит в течение заданного времени. Если преддетонационный шум обнаруживается, то время калибровки и наблюдения уменьшается.

Такой подход позволяет снизить требования к селективности и точности используемых датчиков, что удешевляет систему.

Описание блоков ИМС

Входные усилители

Эти усилители имеют коэффициент усиления порядка 100 dB и полосу пропускания 2,6 MГц. Диапазон входного напряжения находится в пределах ±0,5 В относительно Vmid. Напряжение на выходе усилителей имеет тот же предел.

Достаточный коэффициент усиления, ширина диапазона и возможность формировать на выходе напряжение больше или меньше Vmid позволяет усилителям уменьшать коэффициент усиления от 20 до 1 или до –26 dB. Это необходимо, когда на вход усилителя поступает сигнал порядка 8 В. При уровне сигнала около 5 мВ усилитель работает без ослабления.

В реальных условиях частота входного сигнала может изменяться от постоянного тока до 20 кГц. Внешние конденсаторы C1 и C2 используются для развязки датчиков и ИМС по постоянному току. Типичная величина этих конденсаторов — 3300 пФ. Последовательные резисторы R1 и R2 используются для соединения инверсных входов усилителей (выводы 20 и 17). Резисторы обратной связи, R3 и R4, вместе с R1 и R2 используются для установки коэффициента усиления усилителей.

На второй вход ОУ подается напряжение Vmid, которое равно Vdd/2. Напряжение Vmid формируется внутренним делителем микросхемы. Оно используется в качестве опорного и для других блоков микросхемы. При операции тестирования выходы усилителия переводятся в высокоимпедансное состояние, и тестовый сигнал через R1–R3 имеет возможность без искажений поступать в схему, минуя входные усилители.

Сглаживающий фильтр

Сглаживающий фильтр представляет собой фильтр Баттерворта третьего порядка со спадом (по уровню –3dB) на частоте 70 кГц. Для регулировки полосы пропускания фильтра используются двойные поликремниевые конденсаторы и твердотельные внутренние резисторы. Фильтр имеет ослабление на частоте 20 кГц (самая высокая частота процесса) не более чем 1 dB и не менее 10 dB на 180 кГц. Он предшествует фильтрам на переключаемых конденсаторах, которые работают на частоте 200 кГц.

Программируемые фильтры на управляемых конденсаторах

Два идентичных программируемых фильтра, используемые для обнаружения двух частот, представляющих особый интерес. Один из фильтров (так называемый фильтр детонации) программируется таким образом, чтобы он пропускал детонационные частоты двигателя. Второй фильтр (так называемый фильтр опорной частоты) используется для обнаружения шума в опорном канале. Частоты фильтров устанавливаются в соответствии с характеристиками конкретной модели двигателя и датчика. Благодаря разнесению полос пропускания фильтров разных каналов при идентичности датчиков можно получить различающиеся сигналы. По их разнице определяется момент детонации.

Фильтры имеют номинальное дифференциальное усиление, равное 4. Их частота задается программным путем. Частота центра полосы пропускания устанавливается в пределах от 1,22 кГц до 19,98 кГц, ступенчато, с 64 градациями. Добротность фильтра — обычно 2,4.

Регулировка баланса/коэффициента усиления

Усиление фильтра детонации и фильтра опорной частоты может регулироваться независимо, так чтобы разностный сигнал был скомпенсирован. Это достигается тем, что усиление одного из фильтров не ослабляется, а усиление другого изменяется до момента выравнивания сигналов. Регулирование осуществляется ступенчато с 64 градациями в интервале между 1 и 0,133. Сигналы могут изменяться в пределах 20–80 % от Vdd.

При программировании можно произвольно выбирать канал, усиление которого будет изменяться.

Активный детектор

Выходной сигнал фильтров поступает на вход активного детектора. Каждая из двух цепей детектора работает в двухполярном режиме.

Интегратор

Сигналы от двух детекторов поступают на интегратор и суммируются. Для уменьшения шума используются дифференциальные входы. Один канал интегрирует положительную составляющую сигнала детонационного выхода относительно калибровочного сигнала. Второй канал интегрирует отрицательные составляющие обоих сигналов. Сигналы двух каналов интегратора складываются, что позволяет устранить собственные шумы системы.

Постоянная времени интегратора задается программно и может изменяться от 40 мс до 600 мс. Диапазон изменения разбит на 32 шага. Время интеграции определяет промежуток, в течение которого сигнал на выходе изменится на величину, определяемую разницей в сигналах каналов.

Тестовый мультиплексор

Тестовый мультиплексор согласует части ИМС между собой и осуществляет переключения, заданные программно словом состояния.

Несимметричный преобразователь сигнала

Каскад преобразовывает двухполярные сигналы от двух интеграторов в однополярный, который является их суммой. Это используется для того, чтобы улучшить помехоустойчивость системы.

Читать еще:  В чем отличие двигателя gdi от обычного

Выходной усилитель

Выходной усилитель аналогичен входному, принимающему сигнал с датчиков. В режиме тестирования выходной усилитель отключен.

Протокол связи

Для доступа к ИМС используется SPI-шина (MOSI). При подаче на вывод выбора кристалла (CS) низкого уровня ИМС переводится в режим программирования и в соответствии с импульсами SPI-синхронизации (SCK) принимает восемь бит слова программирования. Пять последовательных слов определяют режимы работы регулировки усиления, частотную характеристику, константы интегратора, тестовый режим, выбор канала и режим тестирования соответственно.

Рис. 2. Блок-схема HIP9010 для обнаружения детонации

Когда на выводе выбор кристалла (CS) удерживается низкий уровень, данные записываются в ИМС по первому нарастающему фронту сигнала (SCK). Слово начинается со старшего значащего бита. Каждое слово разделено на две части: сначала должен быть передан адрес, потом значение. В зависимости от управляемой функци адрес состоит из 2 или 3 бит, значение составляет 5 или 6 бит. В течение процесса программирования в ИМС могут быть записаны все пять управляющих слов. При изменении параметров интегратора принятые значения вступают в силу после установки на выводе INT/HOLD низкого уровня.

Испытательный мультиплексор

Этот блок получает положительные и отрицательные сигналы от двух интеграторов разных каналов.

Состояние мультиплексора зависит от пятого слова программирования.

Дифференциальный преобразователь двухполярного сигнала

Сигнал используется для улучшения помехоустойчивости системы.

Управление работой схемы осуществляется по стандартному SPI-интерфейсу, основные временные диаграммы работы которого приведены на рис. 3.

Рис. 3. Временные диаграммы SPI-интерфейса

Информация об исполнении

ОбозначениеHIP9010AB
Диапазон рабочих температур–40 +125° С
Корпус20-выв. SOIC (W)
Номер чертежаM20.3

Таблица 1. Описание выводов ИМС

НомерСимволОписание
1VddПитание 5 В
2GNDЗемля питания
3VmidВывод соединен со средней точкой генератора накачки и через емкость 0,022 мкФ соединен с землей
4INTOUTБуферизированный выход интегратора
5, 6NCНЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ
7INT/HOLDВыбор кристалла. Интегрирующее состояние (1) или ожидание (0)
8CSНизкий лог. уровень на этом выводе разрешает обмен по SPI-шине
9OSCINВывод для подключения 4 MГц кристаллического резонатора с сопротивлением 1 МОм — 10 МОм
10OSCOUTВторой вывод для подключения резонатора. См. рис. 2
11MISOВыход шины SPI. Выход с открытым стоком. Когда CS =1, вывод не используется
12MOSIВход шины SPI. Длина данных — восемь битов
13SCKВход SPI синхро. Обычно находится в 1. Данные принимаются по переднему фронту синхроимпульса
14TESTНизкий уровень на этом выводе переводит микросхему в тестовый режим. Для нормальной работы этот вывод должен быть привязан к питанию или оставлен неподсоединенным
15, 16NCНЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ
17S1INИнвертированный вход к датчику номер 1 от усилителя номер 1. Вывод соединен с датчиком через резистор R2. Резистор R3 установлен между этим выводом и выводом 18 (S1FB) и определяет коэффициент усиления усилителя номер 1
18S1FBВыход датчика номер 1. Соединен со входом усилителя номер 1. Этот вывод используется для обратной связи
19S0FBВыход датчика номер 0. Соединен с входом усилителя номер 0. Этот вывод используется для обратной связи
20S0INВывод аналогичен выводу 17, но для усилителя номер 0

Таблица 2. Временные соотношения SPI-интерфейса

ОписанияЗначение, нс
T1 мин время от спада CS до спада SCK10
T2 мин время от спада CS до фронта SCK80
T3 мин время для низкого состояния SCK60
T4 мин время для высокого состояния SCK60
T5 мин время от фронта SCK после 8 битов до фронта CS80
T6 мин время для действительности данных от фронта SCK60
T7 мин время для действительности данных после фронта SCK10
T8 мин время после фронта CS до единичного состояния INT/HOLD8 мкс

  1. Data Sheets. Engine Knock Signal Processor HIP9010. File Number 3601.3. http://www. intersil.com/data/FN/FN3/FN3601/FN3601.pdf.

Design by GAW.RU

Меры по уменьшению стука в газовом двигателе внутреннего сгорания

  • Аннотация
  • Об авторе
  • Список литературы
  • Cited By

Аннотация

В статье изучается влияние различных технологий на уменьшение детонации при сгорании. Среди рассматриваемых вопросов следует упомянуть следующие: сверхрасширенный цикл, регулируемые фазы газораспределения, внутренняя рециркуляция и рециркуляция отработанных газов, обеднение горючей смеси и охлаждение заряда в цилиндре. Исследования направлены на изучение влияния используемых технологий на снижение интенсивности детонации, вредных выбросов и работу двигателя. Результаты испытаний получены в ходе экспериментальных исследований, основанных на сборе данных о давлении сгорания в цилиндрах. Кроме того, изучались методы расчета интенсивности детонации. Эти методы основаны на пульсациях давления сгорания в цилиндрах. Интенсивность детонации сгорания, выраженная максимальным пиком пульсаций давления в цилиндре, показывает отрицательную корреляцию с отношением как рециркуляции отработанных газов, так и с отношением относительной эквивалентности – лямбда. Что касается каталитического нейтрализатора, установленного на линии выхлопной трубы, применение рециркуляции отработанных газов представляется лучшим решением для уменьшения детонации с последующим обеднением горючей смеси, поскольку каталитическому нейтрализатору требуется стехиометрическая смесь для эффективного подавления окислов азота. При этом применение чрезмерно расширенного цикла к двигателю внутреннего сгорания, работающему на водороде или коксовом газе, снижает интенсивность потенциальной детонации на 50 % по сравнению с циклом Отто при всех нагрузках. Кроме всего прочего, чрезмерно расширенный цикл способствует увеличению теплового коэффициента полезного действия двигателя. Обобщая результаты исследований, можно сказать, что все предложенные меры и технологии могут быть успешно реализованы на практике в стационарных двигателях, а также в тяговых двигателях, работающих на природном газе или газообразном возобновляемом топливе.

Ключевые слова

Об авторе

Адрес для переписки: Швайя Станислав – Ченстоховский технологический университет, ул. Дабровскего, 69, 42-201, г. Ченстохова, Республика Польша. Тел.: +48 343 250-524

Список литературы

1. White C. M., Steeper R. R., Lutz A. E. (2006) The Hydrogen-Fueled Internal Combustion Engine: a Technical Review. International Journal of Hydrogen Energy, 31 (10), 292–1305. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2005.12.001.

2. Sierens R., Verhelst S. (2010) Experimental Study of a Hydrogen Fuelled Engine. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 123 (1), 211–216. https://doi.org/10.1115/1.1339989.

3. Heywood J. B. (1988) Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill Inc. 930.

Читать еще:  Что такое объем двигателя для чайников

4. Szwaja S., Bhandary K. R., Naber J. D. (2007) Comparison of Hydrogen and Gasoline Combustion Knock in a Spark Ignition Engine. International Journal of Hydrogen Energy, 32 (18), 5076–5087. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2007.07.063.

5. Naber J. D., Szwaja S. (2007) Statistical Approach to Characterise Combustion Knock in the Hydrogen Fuelled SI Engine. Journal of Kones – Powertrain and Transport, 14 (3), 443–450.

6. Brunt M., Pond C., Biundo J. (1998) Gasoline Engine Knock Analysis Using Cylinder Pressure Data. SAE Technical Paper Series, 980896. https://doi.org/10.4271/980896.

7. Szwaja S., Naber J. D. (2008) Impact of Leaning Hydrogen-Air Mixtures on Engine Combustion Knock. Journal of Kones – Powertrain and Transport, 15 (2), 483–492.

8. Szwaja S., Naber J. D. (2007) Exhaust Gas Recirculation Strategy in the Hydrogen SI Engine. Journal of Kones – Powertrain and Transport, 14 (2), 457–464.

9. Szwaja S., Naber J. D. (2013) Dual Nature of Hydrogen Combustion Knock. International Journal of Hydrogen Energy, 38 (28), 12489–12496. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.07.036.

10. Szwaja S., Ansari E., Rao S., Szwaja M., Grab-Rogalinski K., Naber J. D., Pyrc M. (2018) Influence of Exhaust Residuals on Combustion Phases, Exhaust Toxic Emission and Fuel Consumption from a Natural Gas Fueled Spark-Ignition Engine. Energy Conversion and Management, 165, 440–446. https://doi.org/10.1016/j.enconman. 2018.03.075.

11. Yang Z., Rao S., Wang Y., Harsulkar J., Ansari E., Narasimhamurthy N. M., Dice P., Naber J. D., Lonari Y., Szwaja S. (2018) Investigation of Combustion Knock Distribution in a Boosted Methane-Gasoline Blended Fueled SI Engine. SAE Technical Paper Series, 2018-01-0215. https://doi.org/10.4271/2018-01-0215.

12. Grab-Rogaliński K., Szwaja S. (2017) Combustion of the Biomethane in an IC Over-Expanded Engine. 2017 International Conference on Green Energy and Applications. https://doi.org/10.1109/icgea.2017.7925473.

13. Grab-Rogalinski K., Szwaja S. (2015) Influence of Intake Valve Closure Angle on IC Engine Indicated Parameters. Journal of Kones, 22 (3), 29–35.

14. Grab-Rogalinski K., Szwaja S. (2015) Miller Cycle Application to the Gaseous Supercharged SI Engine. Combustion Engines, R.44 3 (162), 881–885.

15. Grab-Rogaliński K., Szwaja S., Tutak W. (2014) The Miller Cycle Based IC Engine Fueled with a CNG/Hydrogen. Journal of Kones – Powertrain and Transport, 21 (4), 137–144. https://doi.org/10.1109/icgea.2017.7925473.

Для цитирования:

Швайя С. Меры по уменьшению стука в газовом двигателе внутреннего сгорания. НАУКА и ТЕХНИКА. 2020;19(4):339-348. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2020-19-4-339-348

For citation:

Szwaja S. Knock Reduction Measures in the Gas Fuelled Internal Combustion Engine. Science & Technique. 2020;19(4):339-348. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2020-19-4-339-348


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Вероятно, впервые термин «детонация» был введён в научный обиход Лавуазье в «Трактате по элементарной химии» (фр. Traité élémentaire de chimie ), опубликованном в Париже в 1789 году [3] . Во второй половине XIX века были синтезированы вторичные взрывчатые вещества, в основе действия которых лежит явление детонации. Однако из-за большой скорости детонационной волны и разрушительного действия взрыва научное изучение детонации оказалось чрезвычайно затруднено и началось с публикаций исследований явления детонации газовых смесей в трубах в 1881 году французскими химиками Малляром и Ле Шателье и независимо от них Бертло и Вьелем [4] . В 1890 году русский учёный В. А. Михельсон, опираясь на работы Гюгонио по ударным волнам, вывел уравнения для распространения детонационной волны и получил выражение для скорости детонации [5] . Дальнейшее развитие теории было выполнено Чепменом в 1899 году [6] и Жуге в 1905 году [7] . В теории Чепмена—Жуге, названной гидродинамической теорией детонации, детонационная волна рассматривалась как поверхность разрыва, а условие для определения скорости детонации, названное их именами ( условие Чепмена—Жуге [en] ), было введено как постулат.

В 1940-е годы Я. Б. Зельдович разработал теорию детонации, в которой учитывается конечное время протекания химической реакции вслед за нагревом вещества ударной волной. В этой модели условие Чепмена—Жуге получило ясный физический смысл как правило отбора скорости детонации [8] , а сама модель была названа моделью ZND [en] — по именам Зельдовича, Неймана и Дёринга, так как независимо от него к схожим результатам пришли фон Нейман [9] в США и Дёринг [10] в Германии.

Модели Чепмена—Жуге и ZND позволили существенно продвинуться в понимании явления детонации, однако они по необходимости были одномерными и упрощёнными. С ростом возможностей экспериментального исследования детонации в 1926 году английскими исследователями Кэмпбеллом и Вудхедом был открыт эффект спирального продвижения фронта детонации по газовой смеси [11] . Это явление получило название «спиновой детонации» и впоследствии было обнаружено и в конденсированных системах [12] .

В 1959 году сотрудники ИХФ АН СССР Ю. Н. Денисов и Я. К. Трошин открыли явление ячеистой структуры и пульсирующих режимов распространения детонационной волны [13] [14] .

Современные автомобили оснащены специальным датчиком для определения детонации, контролирующим возникновение неполадки. Это приспособление может воспринимать механическую энергию движений цилиндров и перестраивать ее в электрический импульс.

Устройство на протяжении всего времени работы двигателя посылает сигнал в блок его управления, который в свою очередь отслеживает изменения в работе мотора. При помощи такого датчика имеется возможность сделать экономичной работу максимально мощного двигателя.

Как датчик помогает бороться с детонацией?

Сам по себе датчик с детонацией сделать ничего не может. Однако датчик детонации позволяет, в прямом смысле слова, «почувствовать» ее и оперативно передать информацию блоку управления.

Датчик, работа которого основана на пьезоэффекте, устанавливается на блок цилиндров. В случае появления детонации блок начинает вибрировать. Находящаяся внутри датчика детонации пьезоэлектрическая пластина сжимается, и на её концах возникает разность электрических потенциалов. Электронный блок управления двигателем интерпретирует изменение электрического сигнала как появление детонации. В ответ компьютер корректирует угол опережения зажигания, чтобы изменить параметры сгорания топливо-воздушной смеси. Программа в блоке управления может менять угол опережения в достаточно широких пределах, что позволяет двигателю функционировать на топливе с низким октановым числом или на фальсифицированном топливе. Однако каждый автовладелец должен понимать, что автоматическая корректировка УОЗ имеет свои пределы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector