Нормальное течение сгорания топлива в дви­гателе с принудительным зажиганием может быть нарушено и перейти в детонационное сгорание. Внешними признаками работы двигателя с детона­ционным сгоранием являются: звенящие металлические стуки в цилиндрах (звук высокой частоты), клубы черного дыма в отработавших газах, паде­ние мощности и перегрев двигателя.

Работа двигателя с детонационным сгоранием топлива недопустима, так как она может привести к прогару донышек поршней и нарушению анти­фрикционного слоя подшипников.

Индикаторные диаграммы, снятые при детонационном сгорании (рис. 69), показывают, что процесс сгорания нарушается во второй фазе.

В этот период сгорание характеризуется образованием на индикаторной диаграмме ломаной линии с резким изменением давления.

Возникновение детонационного сгорания объясняется следующим. В период сжатия молекулы топлива при высокой температуре окисляются с образованием неустойчивых перекисей. После проскакивания искры и образования очага горения распространение фронта пламени в этом случае сопровождается движением (со скоростью звука) перед фронтом пламени волны давления, которая дополнительно поджимает несгоревшую смесь, вследствие чего образование перекисей еще усиливается. Дальнейшее сжатие несгоревшей смеси приводит к распаду перекисей и к взрывному сгоранию смеси в зоне, сопровождающемуся резким повышением давления в этом месте. Возникающие волны давления, многократно ударяясь о стенки ци­линдра и о донышко поршня, вызывают звенящий стук в цилиндре. Значи­тельное повышение температуры при детонационном сгорании приводит к диссоциации продуктов сгорания с выделением углерода (сажи).

Таким образом, основной причиной образования детонационного сгора­ния топлива является несоответствие температуры в конце сжатия (т. е. степени сжатия) свойствам применяемого топлива. При высоких степенях сжатия и соответственно высоких температурах в период сжатия смеси про­исходит образование неустойчивых перекисей. Во избежание этого необхо­димо, чтобы каждому топливу соответствовала допустимая степень сжатия. В целях увеличения допустимой степени сжатия, как это указывалось ра­нее, к топливу добавляют антидетонаторы, вследствие чего октановое число топлива возрастает.

Зависимость допустимой степени сжатия в карбюраторном двигателе от октанового числа топлива приведена на рис. 70.

Появлению детонационного сгорания способствуют:

1) состав смеси при ? = 0,85 ? 0,95;

2) диаметр цилиндра; чем больше он, тем меньше допустимая степень сжатия;

3) давление в начале сжатия и увеличение плотности заряда при над­дуве снижают допустимую степень сжатия;

4) форма камеры сгорания и расположение свечи.

Детонация при работе двигателя может быть устранена изменением состава рабочей смеси, дросселированием впуска и уменьшением угла опе­режения зажигания.

Необходимо отметить, что в карбюраторных двигателях при работе с полной нагрузкой иногда наблюдается так называемое преждевременное воспламенение смеси. Указанное явление, которое правильнее может быть названо автозажиганием, происходит по причине местного перегрева стенок, цилиндра или поршня, или (что чаще наблюдается) вследствие перегрева электродов свечи зажигания. При наличии названных перегревов рабочая смесь, сжимаемая в цилиндре, воспламеняется при непосредствен­ном контакте с сильно нагретыми поверхностями. При этом момент такого воспламенения смеси может быть в начальный период своего развития и совпасть с моментом проскакивания электрической искры, но продолжаю­щаяся работа двигателя при таком зажигании смеси приводит к воспламе­нению ее раньше проскакивания искры. Недопустимость преждевременного воспламенения смеси определяется тем, что при этом нарушается всякое регулирование момента зажигания, которое может наступать все раньше и раньше. Кроме того, усилившийся тепловой поток через донышко поршня может привести к заеданию поршня в цилиндре и разрушению двигателя.

Предотвращение явления преждевременного воспламенения смеси до­стигается главным образом формой камеры сгорания, расположением свечи зажигания и применением допустимой степени сжатия для данного сорта топлива. Рациональная форма камеры сгорания и правильное расположение свечи обеспечивают такое протекание процесса сгорания, при котором исклю­чается возможность местных перегревов поверхности деталей, ограничиваю­щих пространство сгорания. Выбор допустимой степени сжатия исключает явление детонации, а следовательно, и явление местного перегрева и прежде­временного воспламенения смеси, возникающее по этой причине.