Αρ.οκτανίου-Πυρανάφλεξη-Κρουστική καύση-Αντικροτικότητα

από **GEORGE.B** » Πέμ Ιουν 09, 2011 11:19 pm

ΑΡΙΘΜΟΣ ΟΚΤΑΝΙΟΥ

Ο αριθμός οκτανίου (ή απλώς οκτάνια) είναι ένα μέτρο της ποιότητας των καυσίμων για μηχανές εσωτερικής καύσης και ιδιαίτερα της βενζίνης.Δείχνει το βαθμό αντικρουστικής ικανότητας.Όλα τα είδη της βενζίνης δεν έχουν την ίδια σύσταση και επομένως την ίδια αξία.Για τη σύγκριση των διάφορων βενζινών χρησιμοποιείται η λεγόμενη κλίμακα οκτανίου (από 0 έως 100) και κάθε βενζίνη χαρακτηρίζεται από τον αριθμό οκτανίων. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός οκτανίου της βενζίνης τόσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση της. Μία βενζίνη θεωρείται ότι είναι αριθμού οκτανίου 0 όταν συμπεριφέρεται όπως το κανονικό επτάνιο, που δε θεωρείται καλό καύσιμο για βενζινοκινητήρες και αριθμού οκτανίου 100 όταν συμπεριφέρεται όπως ένα παράγωγο του κανονικού οκτανίου - το ισοοκτάνιο (2,2,4-τριμεθυλο-πεντάνιο), που θεωρείται δηλαδή άριστο καύσιμο για βενζινοκινητήρες. Για παράδειγμα, βενζίνη αριθμού οκτανίου 95 είναι εκείνη η οποία συμπεριφέρεται όπως το μίγμα που αποτελείται απο 95% ισοοκτάνιο και 5% επτάνιο. Για την αύξηση του αριθμού οκτανίου της βενζίνης, είτε υποβάλλεται σε ειδική κατεργασία, είτε προστίθενται σε αυτή διάφορες ουσίες, που οναμάζονται αντικτυπικά ή αντικροτικά (anti-knocks). Στο παρελθόν (μολυβδούχος βενζίνη) προστίθετο τετραμεθυλιούχος και τετρααιθυλιούχος μόλυβδος, αλλά χαρακτηρίστηκαν τοξικά εξαιτίας του μολύβδου και απαγορεύτηκαν. Σήμερα προστίθενται μόνο αλκοόλες και αιθέρς. Το καύσιμο το οποίο δεν περιέχει μόλυβδο ονομάζεται αμόλυβδη βενζίνη. Η απλή αμόλυβδη έχει αριθμό οκτανίου 95, ενώ η σούπερ αμόλυβδη έχει αριθμό οκτανίου που κυμαίνεται μεταξύ 99 και 100 (σήμερα ορισμένες εταιρίες έχουν 97 και 98). Για τη βελτίωση της απόδοσης του καυσίμου μπορεί να προστεθεί μεθανόλη και αιθανόλη.

ΠΥΡΑΝΑΦΛΕΞΗ

Είναι η μη προγραμματισμένη αυτόματη ανάφλεξη μίγματος στον κύλινδρο. Η πυρανάφλεξη προκαλείται κοντά στα τοιχώματα του θαλάμου καύσεως από την παρουσία πολύ θερμών ή καλύτερα πυρακτωμένων σωμάτων (επικαθήσεις ανθρακούχου ή μολυβδούχου φύσεως) στα πιο θερμά τμήματα, όπως η βαλβίδα εξαγωγής. Οι επικαθήσεις αυτές, προέρχονται από το καύσιμο που χρησιμοποιείται ή και από το λιπαντικό του κινητήρα και έχουν υψηλότερη θερμοκρασία από το υπόλοιπο τοίχωμα. Η πυρανάφλεξη μπορεί να εμφανιστεί σε ένα ή και περισσότερα σημεία του άκαυστου μίγματος και μάλιστα πριν ή μετά από την ανάφλεξη του μίγματος στον κύλινδρο. Εφόσον εμφανιστεί πριν την ανάφλεξη έχουμε ΠΡΟΑΝΑΦΛΕΞΗ. Εφόσον εμφανιστεί μετά την ανάφλεξη έχουμε ΜΕΤΑΝΑΦΛΕΞΗ. Η πυρανάφλεξη, συνήθως, δημιουργεί πρόσθετες εστίες ενάυσεως ή καλύτερα αναφλέξεως μέσα στο θάλαμο καύσεως. Έτσι έχουμε από περισσότερα σημεία, εκτός από το σημείο που υπάρχει ο αναφλεκτήρας, μέτωπα φλόγας με αποτέλεσμα εντονότερο ρυθμό καύσεως και βέβαια σαν αποτέλεσμα την ταχύτερη ανύψωση της πιέσεως και το χαρακτηριστικό θόρυβο στην περιοχή μεταξύ 700 και 1400Hz (πειράκια). Από την πυρανάφλεξη έχουμε (εξαιτίας της βελτιώσεως των συνθηκών μεταβιβάσεως της θερμότητας προς τα τοιχώματα του χώρου καύσεως) αυξημένες απώλειες και σε τελική ανάλυση μειωμένη απόδοση έργου ή γενικότερα μείωση της ισχύος του κινητήρα που μπορεί να φτάσει μέχρι 20% και που έχει τις ανάλογες επιπτώσεις (μείωση) στο βαθμό αποδόσεως του κινητήρα. Εκτός από το παραπάνω αίτιο όμως που προκαλεί πυρανάφλεξη, υπάρχει και ένα άλλο σπανιότερο αίτιο. Συγκεκριμένα οι επιφάνειες που βρίσκονται σε υπερθέρμανση μέσα στο θάλαμο καύσεως, μπορούν να αναφλέξουν το μίγμα και να προκαλέσουν πυρανάφλεξη. Στην περίπτωση αυτή έχουμε συνήθως πυρανάφλεξη του μίγματος που παρουσιάζεται με μορφή επιταχυνόμενης πυραναφλέξεως, δηλαδή με μια συνεχή αύξηση της γωνίας προαναφλέξεως. Αποτέλεσμα της επιταχυνόμενης προαναφλέξεως είναι η αρχική αύξηση της πιέσεως που επιτυγχάνεται μέσα στον κύλινδρο, μετά όμως η σταδιακή μείωση της ισχύος και πολλές φορές η διακοπή της λειτουργίας του κινητήρα. Η πυρανάφλεξη, εκτός από τη μείωση της παρεχόμενης από τον κινητήρα ισχύος, συνήθως έχει και καταστρεπτικές συνέπειες αν εμφανιστεί με τη μορφή της επιταχυνόμενης προαναφλέξεως.

ΚΡΟΥΣΤΙΚΗ ΚΑΥΣΗ

Παρουσιάζεται στην περίπτωση που μια κανονικά αρχικά εξελισσόμενη καύση, μεταβεί ακαριαία, σε καύση εκρηκτικής μορφής ολόκληρου του υπόλοιπου άκαυστου μίγματος. Η ακαριαία συμμετοχή του υπόλοιπου άκαυστου μίγματος έχει σαν αποτέλεσμα την απότομη αύξηση της πίεσης μέσα στον κύλινδρο, την ανάπτυξη βίαιων κυμάτων κρούσεως, τη δόνηση του κυλίνδρου και την πρόκληση έντονου και χαρακτηριστικού θορύβου στην περιοχή των 3000-5000Hz.

H κρουστική καύση έχει ως αποτέλεσμα :

1. αύξηση της θερμοκρασίας
2. αύξηση του συντελεστού μεταβιβάσεως της θερμότητας προς τα τοιχώματα του κυλίνδρου με αποτέλεσμα την πτώση του παρεχόμενου έργου ή γενικότερα της ισχύος του κινητήρα (θερμικές απώλειες )
3. αύξηση της κατανάλωσης καυσίμου
4. μείωση της αντοχής του κινητήρα και ειδικότερα των βαλβίδων, των εμβόλων και των εδράνων, που καταπονούνται μηχανικά από τις ισχυρές δυνάμεις, που αναπτύσσονται κατά την αύξηση της πιέσεως μέσα στον κύλινδρο, αλλά και από τα βίαια ωστικά κύματα.

ΑΝΤΙΚΡΟΤΙΚΟΤΗΤΑ

Η πυρανάφλεξη δεν εμφανίζεται στην ίδια πίεση σε όλες τις βενζίνες καθώς αυτή εξαρτάται από μια σημαντική ιδιότητα τους, τη θερμοκρασία αυτανάφλεξης. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία αυτή, τόσο μεγαλύτερη αντικρουστική ικανότητα εμφανίζει μία βενζίνη, δηλαδή τόσο περισσότερο μπορεί να συμπιεστεί χωρίς να δώσει κτύπημα. Είναι ευνόητο ότι το καύσιμο που μπορεί να συμπιεστεί περισσότερο θεωρείται και καλύτερης ποιότητας καθώς αυξάνεται η ενεργειακή απόδοση του κινητήρα. Στα σύγχρονα οχήματα και με την εφαρμογή των ηλεκτρονικών στοιχείων, γίνεται χρήση αντικροτικών αισθητήρων (knock sencor). Οι αισθητήρες αυτοί ανιχνεύουν τον εμφανιζόμενο κρότο και στη συνέχεια βάση του σήματος που παράγουν, εκτελείται από την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του κινητήρα (ecu) διόρθωση στο μίγμα ή το χρονισμό ανάφλεξης (advance) ώστε να μειωθεί το φαινόμενο. Οι επιδράσεις των φαινομένων που αναφέρθηκαν μπορεί να είναι καταστροφικές για έναν κινητήρα.

Η έκταση της βλάβης εξαρτάται :

1. από το είδος του φαινομένου (πυρανάφλεξη, κρουστική καύση),
2. το μέγεθος της εμφάνισης του φαινομένου
3. τη συχνότητα,
4. τη διάρκεια
5. την κατάσταση στην οποία βρίσκεται ο κινητήρας
6. τα υλικά τα οποία τον απαρτίζουν