Основи двс
Стаття для того, щоб народ краще розумів, як відбувається такт робочого ходу двигуна… дуже простою і зрозумілою мовою.
Як зазвичай люди сприймають горіння якогось палива? найпростіший приклад це багаття з дров чи газ у газовій плиті. повільний та поступовий процес.
Як зазвичай люди сприймають вибух якогось палива? бавовна або інший гучний звук, якась ударна хвиля, яка щось ламає, наприклад розбиваються стекла десь поруч, і можливо грибок диму та/або вогню в повітрі. якщо сильний вибух, то великий гриб.
за такою логікою пари бензину, а точніше паливо-повітряна суміш із бензину та повітря у двигуні вибухають від кожної іскри і гази від згоряння рухають поршні. ось, мовляв, двигун тому й реве як ужалений і розганяє машину.
це побутове поняття вибуху. нічого не має спільного зі справжнім вибухом.
все про що сказано вище, це звичайне горіння, як дрова. з тією лише невеликою різницею, що швидкість цього горіння дуже відрізняється. те, що горить повільно, ми називаємо горить, що горить дуже швидко, ми називаємо вибухає. насправді все це звичайне горіння, що й видно у уповільненій зйомці, паливо згоряє фронтом полум'я від джерела полум'я, поки не згорить усе.
Справжній вибух називається детонацією. головна відмінність у тому, що детонація може проходити "миттєво". у неї якісно інша швидкість поширення. і для детонації не потрібна іскра. добрий приклад для розуміння - нітрогліцерин. рідину яку досить просто трусити і вона вибухає, не згоряє, а детонує. Як відомо розчин нітрогліцерину в твердій речовині називається динаміт ... ну добре не та тема ... Я люблю Вибухові Речовини але не про це мова.
отже, бензин. не детонує як нітрогліцерин,за нормальних атмосферних умов, але це не означає, що не можна його змусити детонувати. у правильних пропрорціях з повітрям (якраз як у бензиновому двигуні…) при високому тиску і температурі можна довести до детонаційного порогу коли він буде вибухати і без допомоги свічки запалювання, при цьому детонаційне горіння йде так швидко, що поршень просто не встигає скільки-небудь істотно рухатися. вся енергія вибуху разом б'є по камері згоряння, викликаючи дзвін стінок блоку циліндрів, як удар молотком по порожньому відру. цей звук чутний як тріск із двигуна. і всі знають, що це детонація і що це погано. при детонації енергії виділяється не більше, ніж при звичайному горінні. але навантаження значно вище, тому що нормальний процес горіння йде повільно!
при нормальному згорянні бензин згоряє не в момент іскри на свічці, а протягом усього робочого ходу поршня від ВМТ до НМТ. за рахунок цього енергія згоряння плавно здійснює роботу з руху поршня вниз. і щоб цей процес повільного згоряння максимально ефективно відпрацював потрібну паливну суміш вчасно підпалити, раніше, ніж поршень піде вниз, інакше на початку ходу вниз тиску на поршень не буде, бензин "ще не розгорівся". Тому так важливий кут запалення на всіх режими.
паливна суміш горить з різною швидкістю залежно від: 1. октанового числа, що вище, тим повільніше горить. 2. складу паливної суміші (бідно-багато) 3. тиску розвивається наприкінці такту стискування.
навіщо взагалі потрібний такт стиснення? чи не можна просто впорскувати бензин і підпалювати не стискаючи? можна, можливо. але він дуже повільно і погано горить... такий двигун буде дуже слабким. з низьким ККД. за рахунок попереднього стиснення, паливо горить все швидше та повніше. але… дедалі ближче поріг детонаційного вибуху.
тому всі сучасні двигуни робляться так, щоб двигун був близько до межі детонаційного горіння паливо-повітряної суміші. але не детонував, бо розвалиться.
вам уже не потрібно бути професором кафедри ДВС, все вже вигадано до вас. з бензином 92 ступінь стиснення атмосферного двигуна можна робити близько 10:1 якщо двигун має правильну камеру згоряння. це відправна точка. Якщо заливати 98 бензин, ступінь можна робити 11:1. це збільшує ККД та потужність.
тобто в середньому стандартний двигун середнього форсування працює на бензині 92 зі ступенем 10 без детонації з кутом випередження запалення 25 градусів на режимі максимальної потужності. ну так приблизно брутально кажучи.
це оптимальна швидкість згоряння палива. оптимальне наповнення двигуна і оптимальна для даного палива ступінь стиснення двигуна. ну і налаштування складу палива та кута запалювання.
тепер залишилося зрозуміти що з цим робити, якщо хочеться форсувати мотор. щоб більше потужності і не розвалити двигун детонацією.
так. Ви можете залити цей стандартний двигун 98 бензин, типу спорт. або там ще 105 або ще крутіше. правда в тому, що цей бензин горить повільніше в тих же режимах, що і 92-й бензин. і німер у вас не вийде. у вас залишився ступінь стиснення 10. і паливна суміш не стискається до оптимального режиму горіння. вона горить повільно та зростає температура випускних газів. ну і випускних клапанів. мотор не згорить, бо там є пристойний запас надійності. більше того, він може навіть краще тягнути. річ у тому, що щільність бензину з високим октановим чисом вища. тобто ті ж 10 літрів палива дають більше ваги палива в кілограмах. у вас більше палива згоряє і це може дати більше потужності, якщо карта складу палива не була з перебором ... якщо немає. то йїхати воно краще не буде. різниця буде в межах похибки вимірів. залежить від того, які карти кута та палива в стандартному контролері впорскування зашиті.
щоб на 98 мотор краще працював вам потрібно підняти тиск в кінці такту стиснення, при тому ж наповненні двигуна можна підняти ступінь стиснення ... а можна і збільшити наповнення двигуна ... наприклад попереднім стиском повітря за допомогою компресора або турбонаддува.
це дуже ефективний спосіб підвищення тиску суміші в кінці такту стиснення. і тому дуже небезпечний з погляду перебору рівня детонації.
Існує відпрацьована схема. турбомотор з наддувом 1,5 бар легко працює на 98 бензині та ступеня стиснення 8,0. якщо необхідний більш низькооктановий бензин, те й ступінь стиснення необхідно зменшувати до 7,5 наприклад. або не ставити наддув вище 0,8-1,0 бар
правда ці режими вимагають менших кутів запалювання, так як більша кількість паливної суміші горить швидше.
набридло писати про це. нарешті. детонація буває частковою. якщо вся паливна суміш детонує. мотор згорить за кілька секунд. буває що згоряння починається від свічки і йде нормально, але до кінця не згорівши тиск так виростає, що залишок суміші детонує. що вище детонуюча частина, то сильніша шкода мотору. тобто детонація буває ще й у відсотках. якщо на моторі стоять слабкі поршні типу ВАЗ пріора, то вони дихнуть швидше і зазнають невеликого відсотка детонації. поршні старого конструктиву під шатун мають величезний запас міцності. спалити їх великий талант бути ідіотом. я так вважаю. хоча якщо дунути 1 бар у стік мотор зі ступенем 10. ніякі поршні не витримають. хоч як ви заливайте паливом або кути валите. Тут варіантів немає.