Загальні поняття про нафту 3 страница

Хімічна стабільність нафтопродуктів залежить від складу і будови їх вуглеводнів. Найбільш схильними до окислення ненасичені вуглеводні, а парафінові, нафтенові та ароматичні вуглеводні окислюються в умовах зберігання порівняно повільно. Кислі сполуки, що утворилися в результаті окислення, самі є каталізаторами подальшого окислення нафтопродуктів. Тому цей процес оцінюють як самоприскорювальний або автокаталітичний. Окислення з підвищенням температури нафтопродуктів прискорюється. В той же час зі збільшенням молекулярної маси вуглеводнів, що входять до складу нафтопродуктів, їх схильність до окислення зменшується, а схильність до конденсації і полімеризації зростає.

Схильність нафтопродуктів до окислення підвищується в присутності води, наявність якої призводить до накопичення речовин, що діють на процес окислення як каталізатори (солі нафтенових кислот, оксиди заліза тощо). Каталітичну дію на смолоутворення здійснюють також деякі кольорові метали (свинець, мідь).

В результаті окислення нафтопродуктів утворюються розчинні органічні та смолисті речовини. Розрізняють смоли: фактичні та потенціальні.

Фактичні смоли – це смолисті речовини, які уже присутні в нафтопродуктах. Вміст фактичних смол нормується стандартами і визначається випаровуванням гарячих повітрям певної кількості нафтопродукту (100 мл) за підвищеної температури (для бензину 150°С, дизельного палива 250°С) за залишком в мг, одержаним після випаровування.

Потенціальні смоли – це смолисті речовини, які можуть утворюватися в процесі окислення і полімеризації, головним чином ненасичених вуглеводів нафтопродукту. Визначення вмісту цих смол у нафтопродуктах ще не має загальноприйнятого методу, тому про потенціальні можливості їх до смолоутворення свідчить лише показник стабільності, який оцінюється індукційним періодом. Індукційним періодом називають час, протягом якого нафтопродукт, що знаходиться в умовах сприятливих до окислення, не поглинає кисень.

Для підвищення стабільності нафтопродуктів до них додають спеціальні речовини (присадки) – антиокислювачі (стабілізатори), які здатні обривати ланцюгові реакції окислення, тим самим збільшуючи індукційний період. Для зменшення каталітичної дії металів у нафтопродукт додають речовини – деактиватори. Це спеціальні сполуки які нейтралізують каталітичну дію кольорових металів.

Корозійні властивості. Одна з основних вимог до нафтопродуктів – це мінімальна корозія металів з якими вони контактують. Під корозією розуміють самовільне руйнування твердих тіл внаслідок хімічних і електрохімічних процесів, що розвиваються на поверхні тіл під час їх взаємодії із зовнішнім середовищем. Корозія металів відбувається внаслідок їх взаємодії з хімічно активними речовинами, що містяться у нафтопродуктах (водорозчинні кислоти, луги, органічні кислоти тощо). Від вуглеводнів нафтопродукту метали не кородують.

Водорозчинні кислоти і луги. В нафтопродуктах наявність водорозчинних (мінеральних) кислот і лугів не допускається. Однак вони можуть потрапити в нафтопродукти під час їх транспортування, зберігання, а також послаблення контролю за процесом очищення. У таких випадках не виключена присутність в нафтопродуктах сірчаної кислоти і сульфокислот та лугів, які спричиняють сильну корозію чорних і кольорових металів (луги спричиняють корозію алюмінію).

Органічні кислоти. Основу органічних кислот складають нафтенові кислоти R-СООН, які потрапляють в нафтопродукт з важкими фракціями під час перегонки нафти або продукти, що утворилися внаслідок окислювальних процесів під час зберігання нафтопродуктів. Нафтенові кислоти спричиняють корозію тільки кольорових металів, а утворені ними кислі продукти, діють практично на всі метали.

Органічні кислоти за корозійною активністю є значно слабкішими ніж водорозчинні, тому наявність їх в нафтопродуктах допускається і обмежується у паливах показником “кислотність”, а у змащувальних матеріалах – “кислотним числом”.

Кислотність – кількість (мг) лугу КОН, необхідна для нейтралізації 100 мл палива. Кислотне число – кількість лугу КОН (мг), що необхідна для нейтралізації 1 г змащувального матеріалу. Кислотність (кислотне число) нафтопродукту визначають шляхом витяжки з нього органічних кислот киплячим етиловим спиртом і подальшим титруванням витяжки спиртовим розчином КОН.

Сірчисті сполуки за корозійною агресивністю поділяють на активні та неактивні. При згорянні як активні, так і неактивні сполуки утворюють сірчистий і сірчаний ангідриди. Дуже важливо під час експлуатації двигунів на паливі з високим вмістом сірки підтримувати оптимальний тепловий режим (рис. 1.15), оскільки в зоні високих температур проявляється газова корозія, а в зоні низьких температур – рідинна корозія.

Рис. 1.15. Залежність корозійного зношування

від теплового режиму роботи двигуна

Сірка є шкідливою не тільки з точки зору корозійного спрацювання деталей, а також і тому, що під час роботи двигунів на паливі з високим вмістом сірки утворюється більше твердого і щільного нагару, частинки якого, потрапляючи в масло, прискорюють зношування циліндро-поршневої групи та зменшують термін роботи самого масла.

3. ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ ТА ВИКОРИСТАННЯ

ПАЛИВ ДЛЯ ДВИГУНІВ З ПРИМУСОВИМ ЗАПАЛЮВАННЯМ

3.1. Умови застосування і основні вимоги до бензинів

3.2. Сумішоутворюючі властивості бензинів

3.3. Нормальне і детонаційне згоряння бензину

3.4. Вплив конструктивних і експлуатаційних факторів і хімічного складу палива на процес згоряння

3.5. Оцінка детонаційної стійкості палива і антидетонатори

3.6. Стабільність і схильність бензинів до відкладень

3.7. Корозійні властивості бензинів

3.8. Асортимент бензинів і область їх використання

3.9. Закордонні класифікації автомобільних бензинів

3.1. Умови застосування і основні вимоги до бензинів

До двигунів з примусовим запалюванням відносять порш­неві та роторно-поршневі карбюраторні двигуни, двигуни з систе­мою впорскування палива і двигуни, що працюють на газоподіб­ному паливі. Основним паливом для цих двигунів є бензин. Бензин – це складна суміш летких ароматичних, нафтенових, па­рафінових вуглеводів та їх похідних з числом атомів вуглецю від 5 до 10, який має середню молекулярну масу біля 100. Легко­займиста, без кольору або жовтувата (коли без спеціальних добавок) рідина, що википає за 35-205°С.

Потужність і економічність працюючого двигуна, а також його надійність значною мірою залежить від якості бензину.

Бензини повинні відповідати певним експлуатаційним властиво­стям. Ці властивості регламентуються значеннями низки фізико-хімічних показників, згідно ГОСТ. У самому загальному вигляді палива, що застосовуються, повинні відповідати таким ос­новним експлуатаційним вимогам:

- мати найбільшу теплоту згоряння;

- володіти хорошими сумішоутворювальними властивостя­ми;

- забезпечувати високу детонаційну стійкість;

- бути стійкими до нагароутворення;

- не містити в собі механічних домішок і води;

- не проявляти схильність до корозійного впливу;

- не втрачати свою якість у широкому інтервалі темпера­тур;

- бути стабільними під час транспортування та зберігання;

- не забруднювати навколишнє середовище відпрацьова­ними газами.

Щоб у достатній мірі відповідати усім цим вимогам, карбюраторні палива повинні володіти великою випаровува­ністю та мати необхідний фракційний склад, від якого залежить якісне сумішоутворення і протидетонаційна стійкість, яка забезпечує нормальне згоряння палива.

3.2. Сумішоутворювальні властивості бензинів

Процес сумішоутворення в двигунах з примусовим запа­ленням робочої суміші умовно поділяють на дві стадії: дозу­вання і випаровування палива. В карбюраторних двигунах ці стадії взаємозв’язані, тому що в дозуючому карбюраторі відбу­ваються одночасно дві стадії, причому випарювання тут відбувається тільки частково. У системах впорскування стадії дозування палива чітко розділені за часом і простором.

На дозування палива впливають його основні фізичні властивості – густина і в’язкість. Густина палива для товарних бензинів не нормується, але її необхідно знати не тільки для розрахунку дозувальних систем, але й під час перерахунку об’ємних одиниць в масові та навпаки, під час приймання та видачі бензину.

Під час розрахунку пропускної здатності жиклерів у карбюра­торі або дозувальних пристроїв систем впорскування потрібно вра­ховувати те, що із зниженням температури в’язкість палива збільшується у 8-10 разв швидше, ніж густина, тому масова доля витрати палива через дозувальний пристрій зменшується.

Для надійної роботи двигуна ще недостатньо точно реалізувати дозування палива, дуже важливо, щоб паливо перед згорянням випаровувалося і утворилася паливна суміш. Утво­рення суміші палива і повітря залежить як від фізичних властивостей самого палива (фракційний склад, тиск насиченої пари, поверхневий натяг), так і від умов, у яких відбувається даний процес (відносна швидкість палива і повітря, їх температура тощо).

Фракційний склад впливає на експлуатаційні властивості бензину. Від фракційного складу бензину залежить запуск дви­гуна, час його прогрівання і приємистість, спрацювання деталей циліндро-поршневої групи; витрата палива, оливи; токсичність відпрацьованих газів тощо. Для характеристики фракційного складу в стандарті вказані температури початку перегонки, температури, за яких переганяється 10, 50 і 90% бензину, а також температура закінчення його кипіння. Окрім того, визначають залишок після перегонки, а також втрати.

За температурою перегонки 10% бензину (t_10%) роблять висновок про наявність у ньому пускових (головних) фракцій, від яких залежить легкість запуску холодного двигуна. Чим нижча ця температура, тим легше і швидше можна запустити двигун, оскільки більша кількість бензину надходитиме в циліндри у вигляді пари. Важливо, щоб температура t_10% була невисокою для бензинів, які використовують за низьких температур повітря.

За високої температури перегонки 10% бензину усклад­нюється запуск холодного двигуна, тому що основна кількість бензину подається в циліндри у рідкому стані. Такий бензин розріджує оливу, змиваючи її зі стінок циліндрів, і призводить до підвищеного зношування деталей двигуна.

Якщо бензин має дуже низьку температуру t_10%, то на прогрітому двигуні, особливо у спеку, під капотом в системі живлення можуть випаровуватися легко киплячі вуглеводні, утворюючи пару, об’єм якої у 15-200 разів більший за об’єм бензину. У цьому разі вони порушують подачу палива з паливного бака до бензонасоса, тому це явище отримало назву “парової пробки”. Щоб запобігти цьому рекомендують застосовувати бензин за температури навколишнього повітря (t'_n) не вище:

t'_n = t_10% + 10. (1.31)

Окрім того, обмежується кількість легко киплячих вугле­воднів у бензинах температурою t_10%, яка для всіх марок літніх автомобільних бензинів повинна бути не нижчою за 35°С. За такої умови зменшуються втрати легко киплячих вуглеводнів від випаровування під час зберігання, у випадку нагрівання резервуарів сонячним промінням.

Використання бензину з високим вмістом легко киплячих фракцій, окрім утворення “парових пробок”, може призвести, за підвищеної вологості, до обледеніння карбюраторів, внаслідок різкого зниження температури у випускній системі.

У системах впорскування бензину небезпека виникнення “парових пробок” практично виключена, оскільки паливо пода­ється до форсунок спеціальним насосом, розміщеним не під ка­потом, а біля паливного бака.

Після звпуску двигуна інтенсивність його прогрівання і приймистість залежить головним чином від температури пере­гонки 50% бензину (t_50%). Чим нижчою є ця температура, тим випа­ровуються середні фракції бензину, забезпечуючи стійку роботу двигуна на режимі холостого ходу і хорошу його приймистість.

Проте використання бензину з низькою температурою t_50% може призвести до зниження коефіцієнта наповнення і потужності двигуна. Тому температура перегонки 50% палива для бензинів повинна бути у межах 100-115°С.

За температурою перегонки 90% (t_90%) і температурою закінчення кипіння (t_кк) роблять висновок про інтенсивність і повно­ту згоряння робочої суміші та про наявність у бензині важких (хвостових) фракцій. У разі наявності важких фракцій паливо випаровується неповністю, що призводить до нерівномірного розподілу пальної суміші між циліндрами, розрідження масла паливом, підвищення спрацювання деталей двигуна і витрати палива. Чим менший інтервал від t_90% до t_кк, тим якість палива є вищою.

Фракційний склад бензину визначають згідно з ГОСТ 2177-82 за допомогою спеціального приладу, показаному на рис. 1.16.

У колбу 1 заливають 100 мл досліджуваного палива і піді­грівають до кипіння. Пари палива поступають у холодильник 2 і конденсуються. У момент падіння першої каплі конденсату в мірний циліндр 3 на термометрі 4 відмічають температуру, яку вважають початковою температурою кипіння палива. Потім послідовно фіксують температури, коли у мірному циліндрі нагромаджуються чергові 10% розгонки палива (t_10%, t_20%, t_30% і т.д.). Результати перегонки бензину відображають у вигляді кривих (рис. 1.17).

Рис 1.16. Прилад для визначення фракційного складу палива:

1 – колба; 2 – холодильник; 3 – мірний циліндр; 4 – термометр

Рис. 1.17. Криві розгонки бензину:

1 – зимовий; 2 – літній; 3 – авіаційний

Тиск насиченої пари характеризує випарність головних фракцій бензину і в першу чергу їх пускових властивостей. Чим більший тиск насиченої пари бензину, тим легше він випа­ровується і швидше відбувається запуск і прогрівання двигуна. Дуже високий тиск насиченої пари призводить до утворення “парових пробок”, зменшення наповнення циліндрів, а відпо­відно і до зниження потужності. Тому тиск насиченої пари для літніх видів бензинів допускається не вище 66,7 кПа, для зимових – 66,7-93,3 кПа.

На сумішоутворювальні властивості бензину впливають його в’язкість і поверхневий натяг. Чим менша їх величина, тим дріб­ніше розпилюється паливо, тим більша поверхня випаровування. Поверхневий натяг усіх автомобільних бензинів однаковий і за температури 20°С він дорівнює 20-24 мН/м, тобто приблизно в 3,5 рази менший, ніж у води.

На утворення однорідної паливної суміші, окрім названих вище властивостей, впливає ще й вміст механічних домішок і води. Механічні домішки у бензині не допускаються, оскільки вони призводять до засмічення паливних фільтрів, паливопроводів, жиклерів, що порушує нормальну роботу двигуна. Окрім того, потрапляючи в двигун, механічні домішки прискорюють спрацювання його деталей.

Вода в бензині не допускається. Вода є небезпечною за тем­ператури нижче 0°С, бо замерзаючи, утворює кристали, які мо­жуть припинити доступ бензину. Окрім того, вода сприяє окисленню бензину і є основною причиною корозії деталей системи живлення. Тому потрібно регулярно зливати воду і осад з паливних баків та паливних фільтрів.

3.3. Нормальне і детонаційне згоряння бензину

Від досконалості протікання процесу згоряння палива за­лежать основні техніко-економічні показники роботи двигуна. Головними факторами, які впливають на процес згоряння пали­ва, є хімічний склад самого палива, склад робочої суміші, тиск, температура, момент початку і закінченя згоряння робочої суміші. Згоряння робочої суміші може бути нормальним і детонаційним.

Нормальне згоряння. У двигунах з примусовим запалю­ванням робоча суміш, яка стиснута в циліндрі до 1,0-1,5 МПа і нагріта до 350-380°С займається від електричної іскри свічки запалювання і згоряє в процесі поширення фронту полум’я всією камерою згоряння (рис. 1.18).

Рис. 1.18. Схема горіння робочої суміші в камері згоряння двигуна:

1 – згоріла частина робочої суміші; 2 – фронт полум’я; 3 – зона

безполуменевого окислення; 4 – частина робочої суміші, що не згоріла

За нормального згоряння робочої суміші тиск в циліндрі двигуна, як показує індикаторна діаграма (рис. 1.8), зростає плавно. При цьому виділяють три фази згоряння: утворення осередку горіння (ділянка А), швидкого поширення фронту полум’я (ділянка Б) і догоряння (ділянка В).

Рис. 1.19. Індикаторна діаграма роботи карбюраторного двигуна

Перша фаза починається з моменту подачі іскри і закінчу­ється в момент помітного підвищення тиску внаслідок згоряння. У цій фазі, осередок горіння, що виник між електродами свічки запалювання, поступово перетворюється в розвинутий фронт полум’я.

Друга – основна фаза, починається з моменту помітного підвищення тиску і закінчується у момент досягнення макси­мального тиску в циліндрі двигуна. Середня швидкість розпов­сюдження фронту полум’я складає 15-80 м/с. Ця фаза протікає практично за незмінного об’єму, так як поршень протягом цієї фази знаходиться біля верхньої мертвої точки (ВМТ). На швидкість розповсюдження фронту полум’я чинить вплив збільшення тиску і температури робочої суміші. Максимальне значення швидкості фронту полум’я відповідає коефіцієнт надлишку повітря α = 0,93-0,95. Збагачення або збіднення робочої суміші сприяє зниженню швидкості розповсюдження фронту полум’я. У разі збагачення суміші це відбувається внаслідок недоставання кисню для горіння палива, а у разі збіднення суміші – із-за зниження температури робочої суміші, так як частина тепла витрачається на нагрівання зайвої кількості повітря.

Збільшення частоти обертання колінчастого валу двигуна позитивно впливає на швидкість розповсюдження фронту полум’я, що пояснюється підсиленням вихрових рухів робочої суміші, які в свою чергу спричиняють розширення поверхні фронту полум’я.

Заключна третя фаза – процес догоряння робочої суміші. Для досягнення максимальної потужності та економічності роботи двигуна точки початку і закінчення другої фази повинні бути розташовані приблизно симетрично відносно верхньої мертвої точки. Положення всіх фаз відносно ВМТ регулюють, змінюючи встановлення моменту запалювання. Кут у градусах повороту ко­лінчастого вала від моменту проскакування іскри між електро­дами свічки запалювання до ВМТ називають кутом випере­дження запалювання, який залежить від властивостей бензину, конструктивних особливостей двигуна, режиму його роботи і для сучасних карбюраторних двигунів знаходиться в межах 12-15°С.

Детонаційне згоряння. Під час роботи двигуна внаслідок підвищення температурного режиму роботи, невідповідності ок­танового числа бензину вимогам двигуна, а також якості бензи­ну стандартам може виникнути детонаційне (вибухове) згоряння робочої суміші. У випадку детонаційного згоряння швидкість розпов­сюдження фронту полум’я досягає 1000-2300 м/с, а темпе­ратура в циліндрах двигуна підвищується до 2500-3500°С.

Особливістю детонаційного згоряння палива є поява удар­них хвиль (рис. 1.20), які, багаторазово відбиваючись від стінок камери згоряння, викликають вібрацію і характерні металеві стуки. Зовнішньою ознакою детонації може бути також димний випуск відпрацьованих газів, оскільки у разі вибухового розвитку процесу частина палива не встигає цілком згоріти. За рахунок ударної дії гарячих газів на стінки камери згоряння збіль­шується коефіцієнт теплопередачі, що призводить до перегріву двигуна. Невиробничі додаткові втрати тепла у системі охоло­дження і неповнота згоряння палива викликають зниження по­тужності двигуна.

Рис. 1.20. Індикаторна діаграма у випадку детонаційного згоряння палива

У випадку детонаційного згоряння відбувається різке збільшен­ня теплових і механічних навантажень, коксування поршневих кілець і клапанів, посилене зношування і вихід з ладу деталей циліндро-поршневої групи і вкладишів підшипників колінчас­того валу. Зовнішні ознаки детонаційного згоряння проявляються уже за вибухового згоряння 5% суміші. Якщо детонує 10-12% робочої суміші, то детонаційне згоряння вважають середньої інтенсивності. Коли ж у процесі бере участь 18-20% суміші, говорять про сильну детонацію, що може передаватися на інші циліндри і призвести двигун до аварійного стану.

Процес детонаційного згоряння найповніше поясню­ється висунутою радянськими вченими теорією органічних перекисів (академіки А.Н. Бах, Н.Н. Семенов та ін.). Відповідно до цієї теорії, первинними продуктами окислювання вуглеводнів є перекисні з’єднання, які утворюються в результаті того, що молекула кисню під час окислення приєднується до вуглеводневого радикалу цілком і виникають перекісні з’єднання типу R – O – O – R (діалкілперекисів), R – О – О – Н (гідроперекисів) та ін.

Відповідно до теорії органічних перекисів процес згорян­ня робочої суміші розпадається на дві фази. У першій, що характе­ризується підвищенням температури і тиску, відбувається передполуменеве окислювання вуглеводнів, а у другій – згоряння супроводжується видимим полум’ям.

У першій фазі, що починається ще у такті стиснення, утворюються первинні продукти окислювання вуглеводнів (у першу чергу перекісні з’єднання). Їх кількість збільшується швидше в міру збільшення температури і тиску робочої суміші. Відповідно до висновків академіка Н.Н. Семенова, реакція утворення перекисів носить ланцюговий характер, тобто вона виникає самовільно і поряд із кінцевими продуктами утворю­ються нові активні центри, які ведуть до послідовного утво­рення нових перекисів.

В другій фазі, коли паливо запалилося і утворився фронт полум’я, хід реакцій окислення прискорюється, що є наслідком подальшого різкого підвищення температури і тиску в незгорілій частині робочої суміші. В міру згоряння більшої частини робочої суміші температура і тиск в обсязі згоряння продовжують наростати, а це, у свою чергу, прискорює процес окислювання вуглеводнів у незгорілій її частині. В результаті кількість утворених перекісних з’єднань під час окислювання вуглеводнів різко підвищується.

В таких умовах швидкість окислювання може зрости настільки, що процес утворення перекисів прийме лавинний характер і їх концентрація в частині робочої суміші досягне критичних значень. Тоді процес згоряння і здобуває вибуховий характер, тобто виникає явище детонації, за якої швидкість розповсюдження фронту полум’я зростає стрибкоподібно і стає вищою за швидкість звуку. У цьому випадку ударна хвиля не випереджає фронт, збігаючись з ним створює детонаційну хвилю.

В процесі нормального згоряння в робочій суміші також утворюються перекисні з’єднання, але їх концентрація в незгорілій частині суміші так і не досягає критичної.

Аналізуючи викладене, можна зробити висновок, що най­більша ймовірність для переходу нормального згоряння в детонаційне створюються при згорянні останніх частин робочої суміші. Чим більше незгорілої робочої суміші, яка залишилася та буде детонувати, тим інтенсивнішою є детонація і важчими є її наслідки.

Усі фактори (конструктивні та експлуатаційні), що сприя­ють підвищенню температури, росту тиску і збільшенню часу згоряння робочої суміші, впливають на можливість виникнення детонації. Тому залежно від сформованих умов те саме застосовуване паливо може згорати або нормально, або в детонаційному режимі. З огляду на відзначені вище фактори, можна успішно запобігати детонаційному згорянню і забезпе­чувати нормальну роботу двигуна.

У випадку детонаційного згоряння двигун перегрівається, пра­цює жорстко і нестійкістю, його потужність зменшується, а ви­трата бензину збільшується. За тривалої роботи двигуна з дето­нацією прогорають поршні, клапани, поршневі кільця, пошко­джуються підшипники та інші деталі кривошипно-шатунного механізму.

3.4. Вплив конструктивних і експлуатаційних факторів та

хімічного складу палива на процес згоряння

До конструктивних факторів, що впливають на характер згоряння палива в карбюраторних двигунах, відносять: ступінь стиску, форму камери згоряння, розташування і кількість свічок запалювання, розміри гільз циліндрів, матеріал поршнів, голівок блоку і гільз циліндрів та деякі інші.

Одним з діючих засобів підвищення економічності двигу­нів, зниження їх питомої ваги, а також збільшення літрової по­тужності є підвищення ступеня стиску ε. Так, за даними профе­сора І. М. Лєніна, збільшення ступеня стиску з 6,7 до 8,5 дозво­лило підвищити ефективну потужність двигуна з 155 до 190 к.с., а питому витрату палива зменшити з 240 до 225 г/л. к. ч. Однак це можливо тільки у деяких межах, що обмежуються техніко-економічним розумінням (збільшення вартості двигуна, підвищення вимоги до палива, посилення небезпеки самозапа­лювання палива та ін.).

Застосування наддування також служить одним з ефектив­них способів підвищення потужності та економічності двигуна, однак через різке зростання тиску і температури робочої суміші, як і у разі підвищення ступеня стиску, необхідне паливо з високою детонаційною стійкістю.

Зменшенню ймовірності детонаційного згоряння сприяє зниження температури робочої суміші в результаті поліпшення охолодження, що обумовлюється низкою конструктивних факто­рів (наприклад, удосконаленням форми камери згоряння, виго­товленням головки блоку і деталей циліндро-поршневої групи з металів великої теплопровідності й т.д.).

На характер згоряння робочої суміші впливають й інші конструктивні фактори (наприклад, діаметр поршня, місце розташування свічки запалювання і т.п.). Зокрема, збільшення діаметра циліндра подовжує шлях проходження фронту полум’я, у результаті чого зростає час згоряння робочої суміші, а в незгорілій її частині різко (за рахунок стискання) підвищується тиск. Це і сприяє виникненню детонаційного згоряння. Оціню­ючи в загальному вплив конструктивних факторів на процес згоряння палива, можна зробити висновок, що двигун буде тим досконалішим, чим він буде менш вимогливим за одного і того ж ступеня стиску до детонаційної стійкості бензину.

Серед експлуатаційних факторів, що впливають на процес згоряння робочої суміші, варто виділити кут випередження запалювання, частоту обертання колінчастого вала двигуна, коефіцієнт надлишку повітря, тепловий режим і навантаження двигуна, утворення нагару на поверхнях камери згоряння та ін.

Найвигідніший, строго визначений кут випередження за­палювання робочої суміші встановлюють для одержання макси­мальної потужності двигуна. Однак за умовами згоряння випе­редження запалювання не завжди виявляється сприятливим. Це пояснюється тим, що із збільшенням цього кута запалення робочої суміші відбувається за нижчих значень тиску і температури, що погіршує умови процесу горіння суміші. Окрім того, до кінця згоряння температура і тиск робочої суміші значно зростають, що сприяє утворенню і нагромадженню в су­міші перекисних з’єднань, що викликають детонацію. Щоб попе­редити детонацію, потрібно зменшити кут випередження запалювання, але тоді потужність двигуна трохи знизиться. Засто­совуючи ж бензини з високою детонаційною стійкістю, можна встановити режим з оптимальним значенням кута випередження запалювання і силових показників двигуна. У цьому випадку зменшення кута випередження запалювання для ліквідації детонації доцільно тільки як тимчасова міра.

Частота обертання колінчастого вала двигуна також впли­ває на процес згоряння. З її збільшенням швидше поширюється фронт полум’я і разом з тим скорочується час, що відводиться на згоряння палива. Виходить, збільшення частоти обертання колінчастого вала є фактором, який сприяє запобіган­ню детонації.

Коефіцієнт надлишку повітря характеризує склад суміші, від якого істотно залежить швидкість згоряння, палива. Найнебезпечнішими щодо детонації умови створю­ються, коли коефіцієнт α = 0,9-1,1, якому відповідає макси­мальна швидкість протікання передполуменевих процесів оки­слювання у робочій суміші. Вихід за межі цих значень α змен­шує ймовірність появи детонації. За збідненої пальної суміші зростає витрата тепла на підігрів зайвого повітря, а отже, знижується температура суміші. У разі збагачення суміші зменшується концентрація кисню, а відповідно й інтенсивність утворення перекисів, які сприяють детонації.

Покращення охолодження деталей двигуна і особливо інтенсивне відведення тепла від стінок камери згоряння з метою зниження температури робочої суміші під час згоряння є важливими факторами попередження детонаційного згоряння.

Збільшення вологості повітря, яке подається в двигун, також буде знижувати температуру робочої суміші за рахунок того, що випаровування крапель води віднімає від суміші частину тепла. Окрім того, сама водяна пара є складовою части­ною робочої суміші, діє як інертні гази, запобігаючи утворенню перекисів.