Детонация сопровождается ухудшением эффективных показателей двигателя внутреннего сгорания (ДВС), поэтому оценка способов улучшения антидетонационных характеристик двигателя является актуальной задачей. Оценка эффективных показателей ДВС с искровым зажиганием при оптимизации его регулирования на грани начала детонации выполнена с помощью математической модели. Математическая модель термодинамического цикла ДВС предполагает анализ последовательного выгорания заряда, разделенного на 10 зон пропорционально доле сгорающего топлива. Расчеты согласуются с экспериментальными данными. Отмечена необходимость учета двухстадийного механизма возникновения детонации при использовании товарного бензина. Показано, что эффективными способами подавления детонации являются интенсификация теплообмена на начальных стадиях цикла, понижение начальной температуры цикла, сокращение длительности тепловыделения при пониженных показателях политропы сжатия. Оптимизация регулирования двигателя обеспечивает хороший антидетонационный эффект при избыточном повышении геометрической степени сжатия и снижении угла опережения зажигания по сравнению с их оптимальными значениями. Установлено, что интенсификация теплообмена на начальных стадиях цикла с понижением начальной температуры цикла на 10°C или снижение среднего показателя политропы сжатия на 0,01, или сокращение длительности тепловыделения на 10°пкв позволяют повысить степень сжатия на 0,5 ед. или снизить требования к октановому числу бензина на 3,2 ед. ОЧ при неизменной степени сжатия. Регулирование, предусматривающее «оптимальное пересжатие» двигателя (например, повышение степени сжатия на 2 ед. и смещение угла зажигания в сторону запаздывания на 10°пкв), повышает индикаторный КПД на полной нагрузке незначительно – всего на 1…2%, но на частичных нагрузках при оптимальных углах зажигания обеспечивается рост КПД порядка 5…6%. Обеднение смеси при расслоении заряда от 1 до 1,8 повышает допустимую степень сжатия на 3,7 ед./Engine knock is accompanied by a deterioration in the performance indicators of internal combustion engines (ICE). Therefore, evaluating methods to improve engine knock resistance is a highly relevant task. An the performance indicators of a spark-ignition ICE when optimizing its control at the threshold of knock onset were evaluated using a mathematical model. The mathematical model of the thermodynamic cycle of an ICE involves analyzing the sequential combustion of the charge, which is divided into ten zones proportional to the fraction of burned fuel. The calculations are in good agreement with experimental data. The article highlights the necessity of considering the two-stage mechanism of knock initiation when using commercial gasolines. It is shown that effective methods of suppressing knock include intensifying heat transfer in the initial stages of the cycle; reducing the initial cycle temperature; shortening the heat release duration at lower values of the polytropic compression index. Optimizing engine control provides a good anti-knock effect under an excessive increase in the geometric compression ratio and retarded ignition timing compared to their optimal values. It has been established that intensifying heat transfer in the initial stages of the cycle with a 10°C reduction in the initial cycle temperature, or a 0.01 decrease in the average polytropic compression index, or a 10°CA (crank angle degrees) reduction in the heat release duration results in an increase in the compression ratio by 0.5 units, or a reduction in the gasoline octane number (ON) requirements by 3.2 ON units at a constant compression ratio. Engine control involving “optimal over-compression”–for example, increasing the compression ratio by 2 units and retarding the ignition timing by 10°CA – only slightly increases the indicated efficiency at full load (by 1-2%), but yields an efficiency increase of about 5-6% at partial loads with optimal ignition timing. Leaning the mixture during charge stratification from 1 to 1.8 increases the allowable compression ratio by 3.7 units.
