Предварительное зажигание в двигателях внутреннего сгорания: причины и последствия.

Введение

Предварительное зажигание (или предзажигание) в двигателе с искровым зажиганием – это технически отличное от детонации явление, описывающее ситуацию, когда топливовоздушная смесь в цилиндре воспламеняется до момента искрообразования свечи зажигания. Предварительное зажигание инициируется источником воспламенения, отличным от искры, таким как горячие точки в камере сгорания, свеча зажигания, перегретая для данного применения, или углеродистые отложения в камере сгорания, нагретые до каления предыдущими циклами сгорания. Это явление также называют «последующим зажиганием», «продолжением работы» или иногда «дизельным эффектом», когда оно приводит к продолжению работы двигателя после выключения зажигания. Этот эффект легче достижим на карбюраторных бензиновых двигателях, поскольку подача топлива в карбюратор обычно регулируется пассивным механическим поплавковым клапаном, и подача топлива может продолжаться до тех пор, пока не снизится давление в топливной магистрали, при условии, что топливо каким-либо образом поступает за дроссельную заслонку. Это явление встречается редко в современных двигателях с дроссельной заслонкой или электронным впрыском топлива, поскольку инжекторы не будут продолжать подавать топливо после выключения двигателя, и любое его возникновение может указывать на утечку (неисправность) инжектора. Проблемы, связанные с предварительным зажиганием, возросли в последние годы с развитием высокофорсированных и «низкооборотистых» двигателей с искровым зажиганием. Сниженные обороты двигателя дают больше времени для завершения химических реакций самовоспламенения, что способствует возможности предварительного зажигания и так называемой «мегадетонации». В этих условиях продолжаются дебаты относительно источников предварительного зажигания. И предварительное зажигание, и детонация резко повышают температуру в камере сгорания. Следовательно, любой из этих эффектов увеличивает вероятность возникновения другого, и оба могут вызывать схожие эффекты с точки зрения оператора, такие как нестабильная работа двигателя или потеря мощности из-за вмешательства системы управления силовым агрегатом. По этим причинам человек, не знакомый с различием между ними, может описать одно явление, используя название другого. При правильной конструкции камеры сгорания предварительное зажигание обычно можно устранить путем правильного выбора свечи зажигания, точной настройки топливовоздушной смеси и периодической очистки камер сгорания.

Pre ignition (or preignition) in a spark ignition engine is a technically different phenomenon from engine knocking, and describes the event wherein the air/fuel mixture in the cylinder ignites before the spark plug fires. Pre ignition is initiated by an ignition source other than the spark, such as hot spots in the combustion chamber, a spark plug that runs too hot for the application, or carbonaceous deposits in the combustion chamber heated to incandescence by previous engine combustion events. The phenomenon is also referred to as 'after run', or 'run on' or sometimes dieseling, when it causes the engine to carry on running after the ignition is shut off. This effect is more readily achieved on carbureted gasoline engines, because the fuel supply to the carburetor is typically regulated by a passive mechanical float valve and fuel delivery can feasibly continue until fuel line pressure has been relieved, provided the fuel can be somehow drawn past the throttle plate. The occurrence is rare in modern engines with throttle body or electronic fuel injection, because the injectors will not be permitted to continue delivering fuel after the engine is shut off, and any occurrence may indicate the presence of a leaking (failed) injector. The challenges associated with pre ignition have increased in recent years with the development of highly boosted and "downspeeded" spark ignition engines. The reduced engine speeds allow more time for autoignition chemistry to complete thus promoting the possibility of pre ignition and so called "mega knock". Under these circumstances, there is still significant debate as to the sources of the pre ignition event. Pre ignition and engine knock both sharply increase combustion chamber temperatures. Consequently, either effect increases the likelihood of the other effect occurring, and both can produce similar effects from the operator's perspective, such as rough engine operation or loss of performance due to operational intervention by a powertrain management computer. For reasons like these, a person not familiarized with the distinction might describe one by the name of the other. Given proper combustion chamber design, pre ignition can generally be eliminated by proper spark plug selection, proper fuel/air mixture adjustment, and periodic cleaning of the combustion chambers.

Детонационное предварительное зажигание

Из-за того, как детонация разрушает пограничный слой защитной смазки, окружающий компоненты в цилиндре, такие как электрод свечи зажигания, эти компоненты могут сильно перегреваться при продолжительной детонации и калильном зажигании. В конечном итоге это может привести к гораздо более катастрофическому предзажиганию, как описано выше. Хотя для автомобильного двигателя не редкость продолжать работу на протяжении тысяч километров при незначительной детонации, предзажигание способно уничтожить двигатель всего за несколько ходов поршня.