Октановое число и скорость горения смеси.

Обсуждение любых вопросов, связанных с автомобилями
Аватара пользователя
dad
Сообщения: 13435
Предупреждения: 1
Поставил(а) : 278 раз
Получил(а) : 714 раз
Контактная информация:

Октановое число и скорость горения смеси.

Сообщение dad » 05 окт 2007, 09:09

Предлагаю закрыть вопрос раз и навсегда.
Вопрос заключается в следующем:
Как зависит скорость горения топливо-воздушной смеси от октанового числа топлива при прочих равных условиях(давление, количество кислорода, объем и геометрия камеры сгорания, температура ее стенок)?

Встречал неоднократно утверждения, что с увеличением ОЧ замедляется скорость горения, что вызывает у меня глубокие сомнения.

Чтобы не было путаницы в терминах ознакомился с нижеследующим:

Детонация моторных топлив

Детонация: rubricon.com/partner.asp?aid={E817362B-4C9C-4869-A290-273E88526DF2}&ext=0

Октановое число:
rubricon.com/partner.asp?aid={7D91081B-EA57-4187-9A6C-03090F536C39}&ext=0

На уровне элементарных школьных знаний мне ясно, что чем выше температура и концентрация реагентов, тем выше скорость реакции окисления топлива(горения). Т.е. в моторе с бОльшей степенью сжатия возрастает скорость реакции горения.

Различные топлива предполагается "сжигать" в процессе дискуссии в одном и том же моторе с определенной степенью сжатия(к примеру 10-ка), с фиксированным углом опережения зажигания, работающего в стационарном режиме на оборотах 2000rpm. Всякие приблуды (турбины, компрессоры, изменяемая геометрия впуска-выпуска, регулировка фаз газораспределения, изменение высоты подъема клапанов - отсутствуют).
Последний раз редактировалось dad 05 окт 2007, 10:25, всего редактировалось 1 раз.
"Демократия - институционализация механизма злоупотребления доверием большинства выбираемым им меньшинством в интересах еще большего меньшинства." (С) MO_330Ci

Аватара пользователя
dad
Сообщения: 13435
Предупреждения: 1
Поставил(а) : 278 раз
Получил(а) : 714 раз
Контактная информация:

Сообщение dad » 05 окт 2007, 10:35

Детонация - горение смеси со сверхзвуковой скоростью . А отчего оно загорелось - неважно.(искра, нагрев при сжатии, калильное)
"Демократия - институционализация механизма злоупотребления доверием большинства выбираемым им меньшинством в интересах еще большего меньшинства." (С) MO_330Ci

andrew_ap
Сообщения: 2484
Получил(а) : 15 раз
Контактная информация:

Сообщение andrew_ap » 05 окт 2007, 11:17

dad писал(а):Детонация - горение смеси со сверхзвуковой скоростью . А отчего оно загорелось - неважно.(искра, нагрев при сжатии, калильное)



Не непосредственно горение, а скорость распространения фронта пламени. Это далеко не одно и то же.

Аватара пользователя
Sparepart
Сообщения: 15882
Поставил(а) : 199 раз
Получил(а) : 643 раза
Контактная информация:

Сообщение Sparepart » 05 окт 2007, 15:06

Будучи инженером-эксплуатационником, а тем более уже не помнящим :), в должной для обсуждения данной темы мере теорию физико-химических процессов горения различных видов топлива в двигателях разных видов, только скажу определение октанового числа, что не из И-нета:

Окатновое число - показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива в ДВС, равен процентному отношению содержания изооктана и н-гептана в объёме топлива.
Изооктан - хим-соединение, трудно поддающееся окислению в т.ч. при выскоих степенях сжатия ДВС. Поэтому его ОЧ принято за 100.
Н-гептан - им-соединение, сгорание которого даже при малых степенях сжатия сопровождается микровзрывами, сиречь, детонацией. Его ОЧ принято за 0.
С уважением,
Дмитрий Перлин

Аватара пользователя
yurick
Сообщения: 8727
Контактная информация:

Сообщение yurick » 05 окт 2007, 18:36

Гептана и изооктана с бензине нету :cool:
Детонационная стойкость бензина марки Х определяется по детонационой стойкости смеси гептана и изооктана и потом присваивается индекс Н-80, А-95 и т.д.
т.е. сравниваются детонационные стойкости смеси гептана-изооктана и бензина. И по процентному соотношению изооктана в смеси гептана-изооктана присваивается октановое число бензину.

При нормальном горении смеси в камере сгорания фронт пламени движется со скоростью 30-40 м\с. При детонации фронт пламени движется со скоростью более 1000 м\с. Детонационное горение выделяет больше тепла, но имеет ударную нагрузку (взрыв), вызывая повышенный износ ЦПГ.
Не стоит путать детонацию с калильным зажиганием. При калильном зажигании смесь возгорается не от электродов свечи, а от перегретых этих электродов или от перегретого нагара. При этом, смесь загорается раньше, вызывая детонацию.
Теоретически, если сделать неубиваемую ЦПГ и ГРМ, то лучше ездить на детонации. Мощность большая.
Примерно этим руководствовались конструкторы, когда проектировали многотопливный ДВС. Там поршня имуют днище из вольфрамо-тантало-ванадиевого керамического сплава. Но все-равно ресурс не сильно большой.
В Интернете тебя встречают по аватару, а провожают по умению обособлять запятыми деепричастные обороты.

Аватара пользователя
Sparepart
Сообщения: 15882
Поставил(а) : 199 раз
Получил(а) : 643 раза
Контактная информация:

Сообщение Sparepart » 05 окт 2007, 18:48

Конечно нету, коллега yurick!
Ваша поправка ист важная: На моторной установке "крутят" топливо, определяют детон-стойкость, и присвают ОЧ в соответствии с данными на изооктан-гептановой смеси.
С уважением,
Дмитрий Перлин

andrew_ap
Сообщения: 2484
Получил(а) : 15 раз
Контактная информация:

Сообщение andrew_ap » 05 окт 2007, 18:55

mmx133 писал(а):
andrew_ap писал(а):
dad писал(а):Детонация - горение смеси со сверхзвуковой скоростью . А отчего оно загорелось - неважно.(искра, нагрев при сжатии, калильное)



Не непосредственно горение, а скорость распространения фронта пламени. Это далеко не одно и то же.

эмм, т.е. распространение происходит без горения (окисления с выделением теплоты)? собственно выделение теплоты раньше времени и как следствие повышение давления и есть детонация в понятии двигателистов (не путать с детонацией в понятии взрывников).


Скорость распространения фронта - это следствие удачного стечения давления и температуры. При этом совершенно не обязательно весь заряд сгорает с такой скоростью.

tsm
Сообщения: 4843
Поставил(а) : 23 раза
Получил(а) : 70 раз
Контактная информация:

Сообщение tsm » 06 окт 2007, 13:46

Ну, форум поехал в теоретические дебри, или, как как писал МЮЛер., "Смешались в кучу кони, люди ...".
В дальнейшем под топливной смесью (ТС) будем подразумевать смесь воздуха с бензином или LPG. Опять же, кто хочет детально теорию, то пусть ищет учебники, их много и они толстые. :-D Напомню только формулу из школьной программы: P*V/T=const.
***** Начало теоретического отступления. Слишком краткое. Нежелающие могут не читать *****
Скорость горения - это количество топлива, сгоревшего за единицу времени.
Гореть ТС может по разному. Все знают (или должны знать) о бедных и богатых смесях, многие знают, что ТС можно поджечь только в достаточно узком диапазоне соотношений компонентов. Но значительно меньшее количество людей знают (да это и нафик не нужно большинству знать), что происходит при горении ТС.
Если коротко, то при горении относительно инертные компоненты ТС сначала превращаются в более активные соединения (АС, подчёркиваю - очень упрощённое изложение). Чем выше температура, тем больше количество АС; количество АС для ТС разного состава определяется химическими свойствами компонентов. Чем больше АС в ТС, тем легче воспламенить ТС (неважно как). Скорость распространения фронта горения определяется скоростью нарастания количества АС в более-менее инертной ТС. Чем больше АС было в смеси перед поджигом, тем быстрее будет распространяться фронт горения.
При сжатии любого газа он (газ) нагревается более-менее одинаково по всему объёму, если этот газ является ТС, то количество АС увеличивается, опять же более-менее одинаково по всему объёму. Для того, чтобы смесь загорелась, нужно увеличить количество этих АС до какого-то порогового значения. Это (теоретически) можно сделать по-разному, от точечного поджига искрой от свечи с зазором 0,...1 мм до одновременного воспламенения всего объёма, например, при использовании ионизирующего излучения. На практике горение начинается в одной или нескольких точках и распространяется по всему объёму. Граница горения/негорения в объёме ТС (стенки не в счёт) и есть фронт пламени. Перед фронтом смесь не горит, за фронтом горит. Скорость горения большая, но конечная и меньше скорости распространения фронта пламени.
Горение, т.е. взаимодействие топлива с кислородом, идёт в несколько стадий, т.е. из топлива сначала получаются какие-то промежуточные соединения. При идеальных условиях бензин должен сгорать с образованием только углекислого газа и воды (полное сгорание), но практически все автомобилисты слышали о СО, углеводородах и саже в выхлопных газах. Т.е. при горении состав ТС за фронтом меняется, иногда настолько, что топливо и кислород ещё есть, но реакция между ними уже не идёт. Часто бывает так, что фронт горения распространяется быстрее, а полнота сгорания топлива уменьшается. Играет свою роль и то, что продукты горения расширяются (придвижении поршня к НМТ) и их температура при этом снижается.
Максимально возможное количество полезной работы, которую может выполнить двигатель, определяется только количеством энергии, выделяющейся при сгорании топлива, т.е. чем полнее сгорание, тем больше пользы. Все привыкли пользоваться термином мощность, которая определяется как количество работы в единицу времени, т.е. чем больше топлива сгорит за один цикл и чем полнее оно сгорит, тем выше может быть мощность двигателя.
При нормальном (условно говоря, рассчётном) для ДВС количестве АС скорость распространения фронта относительно невысока, поршень успевает дойти до ВМТ прежде, чем продукты горения начнут толкать его к НМТ. При этом состав ТС подобран таким образом, чтобы максимальное количество топлива превратилось в углекислый газ и воду.
Учитывая то, что максимальный возможный объём продуктов горения определённого количества ТС определяется объёмом цилиндра, КПД двигателя и развиваемая им мощность будут тем больше, чем меньше был объём ТС в момент начала горения (степень сжатия). Но чем сильней сжать ТС, тем больше она нагреется и тем больше там будет АС.
При количестве АС, большем некоторого порогового, скорость воспламенения ТС от искры становится настолько большой, что поршень не успевает дойти до ВМТ; при некоторых условиях смесь может самовоспламениться или загореться от раскалённых деталей мотора и недогоревших продуктов предыдущего цикла. Это - классическая детонация в применении к ДВС. При детонации нарушается оптимальный режим сгорания топлива, что, помимо механических проблем, также снижает мощность. К скорости горения склонность к детонации имеет весьма относительное отношение.
Как я уже писал, количество АС в ТС определяется составом. Чтобы повысить степень сжатия и уменьшить самопроизвольное нарастание количества АС при сжатии ТС, применяют присадки (при массовом применении экономически рентабельны только присадки на основе свинца и железа), т.е. соединения, которые реагируют с АС без заметного выделения тепла.
При использовании в ТС н-гептана количество АС будет намного больше, чем при использовании изо-октана, т.е. детонация будет практически гарантирована. Мотористы договорились, что для н-гептана ОЧ=0, а для изооктана ОЧ=100. Кстати, когда-то (не знаю, насколько широко) для дизтоплива использовали гептановое число, которое для н-гептана принимали за 100.
Между прочим, недаром в дизелях сжимают не ТС, а воздух, а соляру впрыскивают в раскалённый воздух, когда поршень вблизи ВМТ. И никакой искры - само загорается.

***** Конец теоретического отступления *****
Сравнивать скорость горения бензина с разным ОЧ или с LPG с использованием мотора с фиксированными настройками просто бессмысленно, результатом испытаний может быть полнота сгорания, мощность, детонационная стойкость, но никак не скорость горения.

Ответ на вопрос dad
Как зависит скорость горения топливо-воздушной смеси от октанового числа топлива при прочих равных условиях(давление, количество кислорода, объем и геометрия камеры сгорания, температура ее стенок)?
наверняка кем-то получен, только не в предлагаемом автором устройстве.

Аватара пользователя
dad
Сообщения: 13435
Предупреждения: 1
Поставил(а) : 278 раз
Получил(а) : 714 раз
Контактная информация:

Сообщение dad » 06 окт 2007, 21:53

Все ясно. Никто не шарит. Ээх. Придется самостоятельно качнуть "Газодинамику горения".
"Демократия - институционализация механизма злоупотребления доверием большинства выбираемым им меньшинством в интересах еще большего меньшинства." (С) MO_330Ci

Аватара пользователя
repz
Сообщения: 1983
Контактная информация:

Сообщение repz » 07 окт 2007, 04:04

:)
а разве нельзя попроще - чем выше ОЧ, тем медленнее горит рабочая смесь.
Изображение

Аватара пользователя
dad
Сообщения: 13435
Предупреждения: 1
Поставил(а) : 278 раз
Получил(а) : 714 раз
Контактная информация:

Сообщение dad » 07 окт 2007, 04:47

repz писал(а)::)
а разве нельзя попроще - чем выше ОЧ, тем медленнее горит рабочая смесь.


Это как раз спорное утверждение. Зависимость есть, но она неявная.
"Демократия - институционализация механизма злоупотребления доверием большинства выбираемым им меньшинством в интересах еще большего меньшинства." (С) MO_330Ci

tsm
Сообщения: 4843
Поставил(а) : 23 раза
Получил(а) : 70 раз
Контактная информация:

Сообщение tsm » 07 окт 2007, 11:11

repz писал(а)::)
а разве нельзя попроще - чем выше ОЧ, тем медленнее горит рабочая смесь.

Попроще будет так: чем выше ОЧ, тем менее вероятно самопроизвольное загорание смеси.
Сами подумайте: чем более оборотистые двигатели, тем более высокооктановое топливо в него льют, а время на цикл (т.е. на сгорание смеси) с повышением оборотов уменьшается. Не думаю, что в формуле 1 машины заправляют А72 или Н80, смеси с которыми, в соответствии с выдвинутой Вами гипотезой, горят быстрее. Мне почему-то кажется, что ОЧ бензина в Ф1 100 и больше, несмотря на то, что там двигатели крутят до 19000 об/мин, т.е. время на сгорание в 4-10 раз меньше, чем в большинстве легковушек на АИ92.
Фронт пламени в смесях на бензине с более низким ОЧ может распространяться быстрее, но это только распространение начала горения. Смесь горит и за фронтом.
dad, какой смысл связывать скорость горения и ОЧ? Слишком много факторов влияет на эту самую скорость. Ведь может оказаться, что в одном и том же моторе при разных оборотах смесь одного и того же состава будет гореть по разному, а чтобы поддержать максимально полное сгорание топлива состав смеси придётся менять в зависимости от оборотов.

Аватара пользователя
yurick
Сообщения: 8727
Контактная информация:

Сообщение yurick » 08 окт 2007, 20:20

mmx133 писал(а):давайте тогда так - какой боензин быстрее горит Н80 или Аи98?
это как то более реальные материи и топлива из одного сырья полученные одним способом. собственно тчобы не сравнивать бензин с каким-нить ракетным топливом :)


Низкооктановое топливо горит быстрее.

Данные для проверки:
1. УОЗ на низкооктановом бензине меньше чем на высокооктановом. При равных УОЗ высококтановое топливо не дорогает, вызывая перегрев выпускных клапанов (LPG).
2. Что такое детонационая стойкость? Цитировать не буду, википедию сами погуглите. Что делают для повышения детонационной стойкости? Вводят антидетонационные присадки. Например - тетраэтилсвинец. Смысл присадки в том, что она не учавствует в реакции (а не связывает там кое-что с кое чем, коллега tsm), тем самым замедляя ход реакции, а значит ее скорость. Проверка: тетраэтилсвинец "убивает" катализаторы, значит не горит, не плавится, ни с кем не реагирует во время работы мотора.

А теперь для чтения.
Скорость горения топлива не влияет на теплотворность топлива и температуру горения. Поэтому высокофорсированные двигателя Ф-1 используют топливо с октановым числом больше 100 и бОльшей теплотворностью. LPG, к слову, тоже имеет бОльшую теплотворность, по сравнению с бензином, и имеет и большее ОЧ.
В Интернете тебя встречают по аватару, а провожают по умению обособлять запятыми деепричастные обороты.

Аватара пользователя
yurick
Сообщения: 8727
Контактная информация:

Сообщение yurick » 08 окт 2007, 21:19

Ребята, давайте определимся раз и навсегда и не будем более путать такие два понятия как самовозгорание и детонация. Это абсолютно два разных явления, но работают частенько в паре, поэтому их и путают.
Объясню поподробнее:
Самовоспламенение - самопроизвольное воспламенеие смеси под воздействием внешних факторов: степень сжатия, раскаленный нагар или стенки камеры сгорания и т.д.
Детонация (или детонационное горение) - горение рабочей смеси со скоростью фронта пламени, превышающим 1000-1200 м\с. Нормальная скорость горения - 30-40 м\с.
Детонация может быть как в следствие самовоспламенения, так и его причиной.
Объясню.
В бензиновом двигателе, в результате самовоспламенения, началась детонация. Разберем процесс по порядку:
В ходе самовоспламенения нарастает фронт пламени. В это время поршень движется к ВМТ но угол кривошипа (до ВМТ) больше чем УОЗ. Объем уменьшается, в ходе горения резко повышается давление и температура. Все эти факторы провоцируют детонацию, т.е. горение со скоростью более 1000 м\с.
Одно явление сменило другое. Как они могут быть одинаковыми?
Теперь с обратной стороны. Разберем само детонационное горение.
Само горение происходит пульсирующими волнами. При этом, мы слышим один отчетливый стук в цилиндре, на самом деле в этот один стук умещается 10-15 ударов волн со скоростью более 1000 м\с. Когда волна опережает фронт пламени, то она резко повышает давление и температуру в прифронтовых зонах. Этим самым и вызывается самовозгорание отдельных участков с детонационной скоростью. При этом ухудшается полнота сгорания из-за стремительности процесса.
Но, самовозгорание в полной мере проявляет себя в нормальной работе двигателя не переходя в детонацию. Объясню. В конце такта сжатия рабочая смесь не однородна и имеет очень высокую турбулентность. Именно благодаря этому и достигается полнота сгорания, потому что фронт пламени перемешивается с не сгоревшей рабочей смесью. Так вот, движение фронта пламени сопровождается микроскопическими очагами самовозгорания перед фронтом пламени. Но скорость горения там не превышает 30-40 м\с. Эти микроскопические очаги разогревают рабочую смесь перед основным фронтом, повышая теплотворность и полноту сгорания. Тут самовоспламенение происходит без детонации. Разница есть? Именно при таком горении происходит максимальная отдача энергии. Достигается это путем очень точной установки УОЗ. Именно поэтому современные ECU, анализируя показания датчика детонации, постоянно увеличивают УОЗ и держат его на границе детонационного горения.


А теперь давайте договоримся. Не надо перепечатывать бредни интернета, ссылаясь на подлинность этих воплей. Мы не знаем кто писал по этим ссылкам, может 14-летний юнец, который прочитал бредок на ночь, а может выживший из ума старец-маразматик, который когда-то преподавал физику в сельской школе. Давайте верить тем людям, которые точно знают то, что они говорят. Вот эта моя писанина - тоже отсебятина и интернетовский бред. Есть учебник, есть точные слова профессора - вот она правда. Моя правда это учебник "Двигатели внутреннего сгорания. Том 1. Рабочие процессы в двигателях и их агрегатах". Под редакцией проф. А.С.Орлина. Там кроме него еще семь человек писали.
В Интернете тебя встречают по аватару, а провожают по умению обособлять запятыми деепричастные обороты.

Аватара пользователя
yurick
Сообщения: 8727
Контактная информация:

Сообщение yurick » 08 окт 2007, 21:27

mmx133 писал(а):
yurick писал(а):Скорость горения топлива не влияет на теплотворность топлива и температуру горения. Поэтому высокофорсированные двигателя Ф-1 используют топливо с октановым числом больше 100 и бОльшей теплотворностью. LPG, к слову, тоже имеет бОльшую теплотворность, по сравнению с бензином, и имеет и большее ОЧ.

ну это понятно, но там ведь время рабочего хода в 3-4 раза меньше чем на обычном моторе. или даже при таком варианте время самого горения меньше продолжительность рабочего хода?
т.е. например в обычном моторе горение занимает 20% времени рабочего цикла, а в формуле-1 скажем 80% ?


Ниправда. Это при прочих равных условиях скорость горения ниже. Но чтобы ее увеличить - поднимают давление, т.е. степень сжатия. Другими словами, чтобы скорости горения низкооктанового топлива и высокооктанового топлива были одинаковыми, в высокооктановом моторе выше степень сжатия. Повышение степени сжатия - самый главный способ повышения термического КПД. В высокофорсированный двигателях со скоростью разобрались, а с периодом горения нет. Объясняю. Степень сжатия - это что? Правильно - соотношение объемов (рабочего и полного). У большей степени сжатия, соответственно меньше камера сгорания. Значит, при одном и том же периоде горения, но высоких оборотах, пламя пройдет меньшее расстояние. Но у нас же камера сгорания меньше!!! Поверьте мне, намного меньше......
В Интернете тебя встречают по аватару, а провожают по умению обособлять запятыми деепричастные обороты.


  • Похожие темы
    Ответы
    Просмотры
    Последнее сообщение

Вернуться в «Автомобили и все-все-все»



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 0 гостей