Требования автомобильного двигателя к детонационной стойкости применяемых бензинов ОЧт определяются комплексом его конструктивных особенностей, среди которых наибольшее значение имеют степень сжатия и диаметр цилиндра. Между этими тремя показателями установлена [1,7,8] эмпирическая зависимость.
Развитие автомобильного двигателестроения связано с неуклонным увеличением степени сжатия. Эта тенденция является главной в совершенствовании конструкции автомобильных бензиновых двигателей, так как позволяет улучшать их технико-экономические и эксплуатационные показатели. Увеличение степени сжатия одновременно улучшает два основных показателя — увеличивает литровую мощность 1 и снижает расход бензина 2. В табл. представлены данные о развитии автомобильных двигателей АЗЛК. Повышение степени сжатия сопровождалось улучшением мощностных показателей при одновременном увеличении требований к детонационной стойкости применяемых бензинов.
Таким образом, развитие конструкций и совершенствование автомобильных двигателей сопровождается увеличением требований к детонационной стойкости применяемых бензинов. Развитие нефтеперерабатывающей промышленности также направлено на улучшение антидетонационных качеств автомобильных бензинов. Однако повышение октановых чисел вырабатываемых бензинов связано с необходимостью введения сложных и дорогостоящих технологических процессов и, следовательно, с увеличением капиталовложений и себестоимости бензина. Современные технологические процессы, направленные на повышение детонационной стойкости (риформинг, изомеризация, алкилирование и др.), не сопровождаются увеличением выхода бензина из нефти, и поэтому затраты на эти процессы должны окупаться экономией от использования более высокооктановых бензинов в двигателях с повышенной степенью сжатия. В связи с этим обеспечение наиболее полного и эффективного использования автомобильных бензинов при максимальном соответствии между требованиями двигателей и антидетонационными качествами применяемых бензинов является важнейшей задачей. Для ее решения необходимо, с одной стороны, детальное изучение требований двигателей к детонационной стойкости бензинов [9, 10] и изменений этих требований в различных условиях эксплуатации, а с другой — знание фактической детонационной стойкости бензинов в различных условиях применения.
Задача обеспечения полного соответствия между требованиями двигателей и фактической детонационной стойкостью применяемых бензинов приобретает особенно большое значение в последние годы при использовании высокооктановых бензинов в связи с тем, что стоимость каждой октановой единицы резко возрастает с повышением общего уровня детонационной стойкости бензинов.
В настоящее время в нашей стране требования автомобильных двигателей к детонационной стойкости бензинов определяют по тому же стандарту, по которому определяют фактические октановые числа бензинов. Сущность метода состоит в том, что находят зависимости изменения мощности или удельного расхода топлива от угла опережения зажигания на ряде скоростных режимов при полном открытии дроссельной заслонки. Определяют также углы опережения зажигания, вызывающие начало слышимой детонации смесей эталонных топлив с различными октановыми числами при работе на разных оборотах. По результатам испытаний определяют антидетонационные требования двигателя на разных оборотах, соответствующие октановому числу эталонной смеси, обеспечивающему получение наибольшей мощности и наименьшего удельного расхода топлива при работе двигателя на начале слышимой детонации.
личением выхода бензина из нефти, и поэтому затраты на эти процессы должны окупаться экономией от использования более высокооктановых бензинов в двигателях с повышенной степенью сжатия. В связи с этим обеспечение наиболее полного и эффективного использования автомобильных бензинов при максимальном соответствии между требованиями двигателей и антидетонационными качествами применяемых бензинов является важнейшей задачей. Для ее решения необходимо, с одной стороны, детальное изучение требований двигателей к детонационной стойкости бензинов [9, 10] и изменений этих требований в различных условиях эксплуатации, а с другой — знание фактической детонационной стойкости бензинов в различных условиях применения.
Задача обеспечения полного соответствия между требованиями двигателей и фактической детонационной стойкостью применяемых бензинов приобретает особенно большое значение в последние годы при использовании высокооктановых бензинов в связи с тем, что стоимость каждой октановой единицы резко возрастает с повышением общего уровня детонационной стойкости бензинов.
В настоящее время в нашей стране требования автомобильных двигателей к детонационной стойкости бензинов определяют по тому же стандарту, по которому определяют фактические октановые числа бензинов. Сущность метода состоит в том, что находят зависимости изменения мощности или удельного расхода топлива от угла опережения зажигания на ряде скоростных режимов при полном открытии дроссельной заслонки. Определяют также углы опережения зажигания, вызывающие начало слышимой детонации смесей эталонных топлив с различными октановыми числами при работе на разных оборотах. По результатам испытаний определяют антидетонационные требования двигателя на разных оборотах, соответствующие октановому числу эталонной смеси, обеспечивающему получение наибольшей мощности и наименьшего удельного расхода топлива при работе двигателя на начале слышимой детонации.
Данные убедительно свидетельствуют о том, что потребность в высокооктановом бензине возникает лишь на ограниченном диапазоне режимов работы двигателя. На остальных режимах вполне возможно использование низкооктановых и потому более дешевых топлив. Поэтому сделан ряд попыток раздельного питания двигателя на режимах полных и частичных нагрузок путем применения двойной системы питания или впрыска антидетонационных или охлаждающих жидкостей на режиме полных нагрузок. Эти методы не получили широкого практического применения ввиду значительного усложнения систем питания и снижения их надежности.
Стремление к более полному использованию детонационной стойкости топлива и улучшению топливной экономичности двигателей на частичных нагрузках привело к созданию ряда конструкций двигателей с переменной степенью сжатия. Предлагаемые конструкции предусматривают увеличение степени сжатия двигателя при работе на частичных нагрузках, когда это не лимитируется детонацией. К сожалению, конструктивные усложнения, вводимые в двигателях с переменной степенью сжатия, пока столь велики, что они не компенсируются получаемыми преимуществами.
При рассмотрении результатов оценки антидетонационных требований двигателей (см. табл. 6.2) можно заметить, что октановые числа рекомендуемых и фактически применяемых на двигателях бензинов значительно ниже тех, которые требуются на некоторых режимах. Это объясняется следующими обстоятельствами. Наиболее высокие антидетонационные качества бензина требуются двигателю при работе на некоторых режимах со 100%-ной отдачей мощности. Замечено, что если на этих режимах несколько уменьшить угол опережения зажигания по сравнению с оптимальным, то антидетонационные требования двигателя снижаются довольно резко при относительно небольшом уменьшении мощностных показателей. В результате испытаний было обнаружено, что установка позднего опережения зажигания, вызывающего уменьшение мощности более чем на 5%, приводит к перегреву выпускной системы и снижению устойчивости работы двигателя, поэтому величина 5%-ного уменьшения мощности может быть принята в качестве оценочной для определения допустимого снижения антидетонационных требований двигателей. Полученные таким образом значения октановых чисел бензинов, необходимые для работы двигателя с уменьшением мощности до 5%, могут быть условно названы минимально допустимыми. Автоматы опережения зажигания устанавливаются на заводе так, чтобы обеспечить использование бензинов с минимально допустимыми октановыми числами.
Д. М. Ароновым проведено определение минимально допустимых октановых чисел для ряда отечественных двигателей и найдена зависимость допустимого снижения октановых чисел ДОЧ от уровня исходных требований ОЧт:
ДОЧ = 46,6-0,415(ОЧт).
Эта зависимость свидетельствует о том, что допустимое снижение октановых чисел за счет установки более позднего опережения зажигания уменьшается при увеличении исходных требований.