Детонация в двигателе – это сбой в нормальном цикле его работы. Явление, при котором температура и скорость горения смеси в цилиндре – резко становится выше расчетной, а в естественный звук работы движка – добавляется дробный стук, звон, или металлический трескот. Давайте разбираться, откуда «берется» детонация ДВС, как понять в чем дело и как от нее избавиться.
Исправный двигатель – детонирует, если «заставлять» его работать на топливе, характеристики которого не соответствуют нормальному для него октановому (бензин) или цетановому (дизель) числу. И наоборот, если топливо – «в порядке», значит, что‐то не так с двигателем. С настройками системы зажигания, балансом воздуха и горючего в топливовоздушной смеси, или работой системы газораспределения.
Чем дольше игнорировать этот признак неисправности — тем меньше шансов избежать капитального ремонта цилиндропоршневой группы.
В нормальном цикле работы ДВС – топливо в его цилиндре равномерно распыляется на мельчайшие капли, перемешивается с воздухом, и сгорает постепенно, плавно передавая свою тепловую энергию донышку поршня, и дальше – кривошипу. Скорость распространения «фронта» пламени в этом случае – 20–30 м/с.
При детонации она больше почти в 10 раз, и достигает сверхзвуковой (свыше 1200 м/с). Горючее уже не создает такую «мягкую» волну, нажимающую на дно поршня поступательно, а почти «взрывается», формируя ударное усилие, которое разрушительно действует на ЦПГ.
Это как нажимать на кнопку пальцем, или бить по ней молотком — разница воздействий примерно одинакова.
Некоторые автовладельцы употребляют термины: «детонирует» и «пальцы стучат» при одних и тех же признаках, но это два разных определения.
Процессу детонации двигателя характерно возникновение этого «разрушительного импульса» – уже после проскакивания искры (в бензиновом движке) или окончания такта сжатия (в дизеле), в момент максимального давления.
А «стучащие пальцы», или калильное зажигание, которое путают с детонацией, будет возникать, наоборот — раньше момента штатного поджига смеси.
В карбюраторных ДВС, не оборудованных отсечкой бензина, или дизелях с неисправным клапаном обратки это – причина трудностей с остановкой мотора, когда ключ уже вынут из замка, а движок продолжает «дергать» машину.
Каждый двигатель автомобиля сконструирован и настроен для работы на определенном топливе. В характеристики бензина, дизеля, или смеси газов (у автомобиля с ГБО) закладывается порог степени сжатия, до которого этот класс топлива устойчив к самовоспламенению, или взрывному горению. Для бензина и газов распределение на виды идет по октановому числу (АИ 95, АИ98, АИ105 и т. д.
), для дизеля – по цетановому. Если в цилиндры подается смесь, не соответствующая усилию сжатия, которое обеспечивает конкретный мотор – более устойчивая к самовоспламенению (высокооктановая) — сгорит не полностью, и создаст в камере температуру выше расчетной.
Менее устойчивая — загорится раньше, чем нужно, в конце такта сжатия, когда поршень движется к ВМТ, и будет создавать противодействие его движению.
Самая распространенная проблема, из‐за которой может возникать детонация — некачественное, не подходящее автомобилю по характеристикам содержимое заправочных емкостей на АЗС.
Детонация двигателя причины:
- Низкооктановое топливо в цилиндрах двигателя с большой степенью сжатия.
- Дефицит горючего — бедная смесь менее устойчива к детонации.
- Повышенная, по сравнению с расчетной, температура в камере сгорания.
Первый фактор — часто усугубляется: неполадками в топливной системе, износом ЦПГ, сажевыми отложениями в камере сгорания — вокруг седел клапанов, или резьбового отверстия свечи.
У второй причины есть несколько «корней»: забитые форсунки, топливный фильтр, неисправный регулятор давления в рампе, или насос, не дающий достаточно «питания».
Третья – может быть спровоцирована, кроме плохого горючего, недостаточным охлаждением двигателя, или поступающего в него воздуха (из турбины), забросом в камеру моторного масла через изношенные маслосъемные кольца.
Привычный нам индекс бензина на заправках – это его коэффициент детонационной стойкости.
Сравнение проводится по отношению к смеси производного бензина – гептана, с изооктаном – одним из самых устойчивых к воспламенению от сжатия компонентов.
У гептана устойчивость – 0% (никакая), у изооктана – 100%. Например, маркировка «95» – указывает, что стойкость этого бензина, как у изооктана 95% «крепости».
Чтобы управлять горением топливовоздушной смеси, добиваясь от нее более «предсказуемого» поведения, в бензин и солярку добавляют замедляющие реакцию антидетонационные присадки.
Шкала измерения до 100 – была вполне логична, пока не появились более эффективные, чем тетраэтилсвинец, добавки, сдерживающие воспламенение от сжатия, с помощью которых сейчас производят 95 и 98 бензин (из 92-го).
От того, насколько «законные» составы применяются – зависит качество полученного «корма» для двигателя: его стойкость к расслоению на фракции, к нагарообразованию, смолистость, процентное содержание серы.
Ферроцен, марганцевые присадки, тот же тетраэтилсвинец, запрещенный сейчас законодательно, не просто канцерогенны и вредны для окружающей среды – они потихоньку «убивают» ДВС, оснащенные распределенным впрыском и катализатором. Разрешенные добавки – монометиланилин (ММА), с метил-трет-бутиловым эфиром (МТБЭ) – тоже небезопасны.
Первый – повышает смолообразование (и нагар), второй – быстро улетучивается в теплую погоду (если бак негерметичен), снижая этим октановое число бензина.
У дизтоплива есть свой эквивалент устойчивости – цетан, демонстрирующий большую задержку воспламенения от сжатия (100%). В качестве «антагониста» для него используется метилнафталин (0%).
Цетановое число современного дизтоплива – лежит в диапазоне от 45 до 55. Солярка с меньшим числом – провоцирует нелинейное нарастание давления в камере сгорания, преждевременно изнашивая ЦПГ, а с большим (58–60) – сгорает не полностью, заставляя ДВС «коптить».
Признаки сродни детонации двигателя — могут возникать, когда момент опережения зажигания настроен раньше, чем нужно. Сейчас это — в большинстве особенность архаичных карбюраторных силовых агрегатов, оборудованных трамблером, где момент выставлялся вручную.
У ДВС снабженных электронным блоком управления зажиганием и впрыском — сбои возникают: из‐за свечей, не соответствующих по калильному числу, от перегрева, или при неисправности кислородного датчика (лямбды), по показаниям которого блок управления впрыском корректирует объем подаваемого топлива (обедняет смесь).
Отдельный момент — неправильная настройка зажигания в ходе неумелого чип‐тюнинга. Но эта причина быстро выявляется диагностикой.
Бензиновый мотор детонирует от перегрева головки блока цилиндров, особенно, если он «спровоцирован» изнутри. Самовоспламенение бензина может происходить, когда свечи в двигателе не соответствуют нужным температурным характеристикам. Более «горячие» свечи имеют длинную, экранирующую центральный электрод юбку, которая мешает ему быстро остывать.
При работе в высоко оборотистом моторе с напряженным температурным режимом, «горячие» свечи перегреваются и могут вызвать калильное зажигание или детонацию, поэтому устанавливать рекомендуется свечи того номинала, который указан производителем.
Меньше горючего — больше воздуха, выше температура горения, выше склонность к самовоспламенению от сжатия. Большинство автомобилей с пробегом за 180 т. км, ни разу не подвергавшихся процедуре чистки форсунок — имеют проблемы со смесеобразованием и склонны к детонации.
Еще одним вероятным поводом, почему могут возникать проблемы с бедной смесью и перегревом — может стать установка высокопроизводительной турбины. Излишний буст, без должного охлаждения и корректировки настроек впрыска — приводит только к повышенной нагрузке на двигатель.
Почему еще может происходить обеднение:
- Упала производительность бензонасоса.
- Забился топливный фильтр.
- Низкое давление в магистрали — клапан сливает в обратку.
- Воздушные пробки в системе.
- Отказ или неверные показания кислородного датчика (лямбда).
Независимо от того, будет ли возникать «чек» на приборной панели, ошибка лямбды – серьезно влияет на дальнейшее «поведение» автомобиля, поэтому ее надо не просто убирать, а диагностировать и устранять.
Неявная причина детонации двигателя – форма камеры сгорания, сильно отличающаяся от «идеальной» полусферической.
В зависимости от расчетного режима работы ДВС, форма его камеры может влиять на легкость запуска, экономичность (полноту сгорания смеси), шумность, уровень вибраций, тепловой режим работы.
Конкретный признак – калильное зажигание, возникающее из-за плохой эвакуации продуктов горения. Скопившаяся сажа раскаляется, рано поджигая свежие порции топлива в «углах» камеры, или провоцируя вибрации двигателя после выключения зажигания.
Устранение таких недостатков – дело завода, но иногда подобный «косяк» происходит после капитального ремонта, когда при шлифовке головки цилиндров (для увеличения степени сжатия), по краям камеры сгорания остается тонкий слой металла (не снята фаска), который позже накаляется докрасна, выполняя роль «нагара».
Воздушная пробка в магистрали ухудшает теплоотвод и может спровоцировать перегрев головки цилиндра, из‐за которого горючее начнет вспыхивать в камере сгорания раньше предусмотренного момента — уже при впрыске.
«Закипевший» движок — это почти стопроцентная вероятность детонации, даже если с топливной системой или зажиганием все нормально.
Склонность машины к быстрому прогреву, особенно зимой, частое переполнение расширительного бачка, либо — наоборот, его сухое дно — первые признаки проблем с системой охлаждения.
Эти же проявления указывают на прогорание прокладки блока цилиндров, когда отработанные газы сквозь микротрещину попадают в антифриз.
В качестве превентивной меры, нужно сменить охлаждающую жидкость, или, если она была совсем недавно заменена, просто слить в емкость, залив затем обратно в систему — по инструкции.
Убедившись, что воздушной пробки нет, надо проверить, не раздувает ли радиатор и патрубки избыточное давление: снять пробку радиатора, плотно надеть на горловину презерватив или целый полиэтиленовый пакет, после — завести мотор. В исправной системе их раздувать не должно.
Некоторые водители сознательно заливают в бак более высокооктановый или низкооктановый бензин, пытаясь сэкономить, снизить расход, или поднять скоростные характеристики авто, не тратясь на серьезный тюнинг. Такой подход не только лишит владельца машины существующей гарантии, и снизит ресурс двигателя: для высоко форсированных моторов несколько минут работы в таком режиме — смертельны.
Иногда причиной возникновения подобной проблемы в дизелях становится последствие устранения «экологичности» мотора — заглушка системы ЕГР. Замена части смеси отработанными газами, поступающими из ЕГР в цилиндры — несколько снижает температуру в камере сгорания.
Самое неприятное последствие – разрушение поверхности поршня и головки блока цилиндров. От ударных воздействий и высоких температур, металлы трескаются, крошатся, плавятся. Выгорает масло, лишая трущиеся подвижные части защиты.
Перегородки между уплотнительными кольцами ломаются, их части – могут заклинить выпускной клапан, или попасть в кривошипную камеру. Иногда – поршни полностью «теряют» часть донышка. Головку блока цилиндров – ведет от перегрева, в ней тоже появляются микротрещины.
Стенки цилиндра – покрываются наволокой из расплавленного металла поршня, вспарываются обломками колец, или пальцем, потерявшим опору.
Если детонации двигателя удалось вовремя «купировать» пока процесс не зашел далеко – следы воздействия ограничатся отдельными «насечками» на дне поршня, которые будет видно только эндоскопом, или после разборки.
Немедленная защита от разрушения силового агрегата – это снижение температуры в камере сгорания: охлаждение поступающего воздуха, увеличение содержания горючего в смеси, добавление в нее теплоемких составов.
Бороться с проявлениями детонации двигателя в машине призван одноименный датчик (ДД). Это пьезоэлектрический элемент, реагирующий на четко определенный вид вибрации.
Активировавшись, он подает блоку управления впрыском сигнал о необходимости прибавить топлива в цилиндры — за счет чего чуть снизить температуру в камерах.
Некоторые инжекторные автомобили для стабилизации рабочего процесса и снижения температуры в цилиндрах, оборудуют тюнинговыми установками с впрыском водо-метанола, или воды (в отличие от закиси азота – автоматическим). Второй способ — установка производительного интеркулера на впуске.
Самый первый совет: сменить заправку, на которой регулярно заправляетесь. Горючее может быть «паленым», независимо от класса или стоимости — все зависит от первичного сырья и количественного содержания в нем антидетонационных присадок.
Надежное устранение явления — невозможно без ликвидации причин, которые к нему привели, и которые без полноценной диагностики найти очень сложно. Если вы замучились убирать одну за одной возможные причины и последствия детонации, но так и не избавились от нее — обращайтесь в наш техцентр, мы — точно поможем.
Детонация двигателя: откуда она берется, чем опасна и как с ней бороться
Нажимаете на педаль газа и тут же слышите звонкие постукивания в моторе? Это она и есть – детонация. И не нужно повторять «эксперимент» раз за разом – плохо может кончиться…
Что это такое?
Детонация – это взрывообразное изменение параметров бензовоздушной смеси, заменяющее собой спокойное горение. Резко растет давление, возникает ударная волна, подскакивает температура. При этом появляются новые очаги самовоспламенения смеси. А когда ударная волна добирается до поверхности камеры сгорания, как раз и появляется упомянутый выше характерный стук.
В правильно отрегулированном моторе сгорание смеси завершается на грани детонации. Но стоит ее перешагнуть, как двигатель может отправиться на капремонт, а то и на свалку. Мотор, работающий с сильной детонацией на больших нагрузочных режимах, выходит из строя за считанные минуты.
При этом опасность исходит как от механических нагрузок, так и от сильного перегрева деталей. Как правило, страдают поршни: теплоотвода у них нет, а температура плавления материала, из которого они изготовлены, относительно невысокая.
Рушатся перегородки между поршневыми кольцами, трескаются тарелки клапанов, прогорает прокладка головки блока цилиндров, разрушаются поршневые пальцы и шатунные вкладыши.
Кто виноват?
Основная причина, о которой говорят еще с жигулевских времен, это бензин с октановым числом ниже рекомендованного. Удивляться нечему: ведь октановое число – это главная характеристика антидетонационной стойкости бензина.
В прошедшие времена жигулевские моторы страдали от бездумного применения бензина А-76 вместо АИ-93: его доставали по дешевке и не думали о последствиях.
Сегодня многие владельцы также выискивают топливо подешевле, выбирая АЗС с привлекательными ценниками и заливая 92-й вместо 95-го.
Другая распространенная причина возникновения детонации – плохое состояние двигателя. Накопившийся после зимы нагар, моторное масло в камере сгорания – всё это провоцирует неконтролируемое воспламенение смеси.
Кроме того, возникновению детонации могут способствовать неудачно проведенный тюнинг или ремонт мотора, вследствие которых степень сжатия становится выше расчетной.
Наконец, неумелые попытки снизить расход бензина при движении в натяг на небольших скоростях также могут привести к нежелательным последствиям
Как избежать?
Современные моторы оснащены датчиками детонации, сигналы которых заставляют контроллер, в частности, менять угол опережения зажигания в сторону более позднего. Но эти датчики не всесильны, они работают в узком диапазоне, а потому на каком-нибудь 66-м бензине машина все равно нормально не поедет.
К тому же глушить мотор даже при сильной детонации они не будут: это небезопасно. Вдруг, например, вы идете на обгон по встречке, а вам уже сигналят фарами: ты чего, мол? В таких ситуациях глушить мотор никак нельзя: машина должна оставаться управляемой.
Поэтому он будет продолжать работать даже с сильной детонацией, а это, как уже отмечалось, очень опасно для его «здоровья».
Советы, как водится, довольно простые. Главное – никогда специально не заправляться бензином с пониженным октановым числом.
Разработчик мотора всегда учитывает возможность кратковременных отклонений от нормы по октану, а потому несколько единичек отклонения мотор переживет.
Но если, к примеру, заливать тот же 92-й вместо 95-го постоянно, то вместо него однажды можно нарваться, скажем, на какой-нибудь 88-й. А это – приговор двигателю.
При возникновении детонации надо сразу же забыть про любые резкие ускорения. Чтобы исключить подозрения на негодный бензин, желательно сразу же разбавить его чем-то заведомо пригодным, причем можно даже залить даже 98-й. Если детонация исчезнет, то виновник ясен. Если нет – не откладывайте визит на сервис.
Детонация в цилиндрах: причины, последствия, как бороться
Многие автомобилисты не понаслышке знают о достаточно неприятной неполадке, которая может привести к серьезным поломкам – это детонация двигателя. Данная проблема возникает как на холостом ходу, так и при других режимах работы – она может привести к разрушению элементов мотора, поэтому требует срочного устранения. Сегодня мы расскажем, какие причины могут вызвать детонацию в цилиндрах, каковы ее последствия, а также как с ней можно бороться – обо всем по порядку.
Причины появления детонации внутри цилиндров
Само по себе явление основано на раннем воспламенении топливовоздушной смеси, когда оно опережает появление искры от свечей – этот процесс сопровождается ударным горением топлива, что и является детонацией.
Детонация сродни мелким взрывам внутри двигателя – ничего хорошего в них нет!
Столкнуться с данной неполадкой можно на любом двигателе вне зависимости от его типа или возраста автомобиля, однако более новые модели оснащают датчиком детонации – он позволяет компьютеру на борту регулировать работу двигателя, чтобы избежать подобного явления в дальнейшем. Наиболее распространенные причины возникновения детонации в цилиндрах следующие:
- низкокачественное горючее, либо топливо с неверно подобранным октановым числом,
- неправильно выставленное упреждение зажигания,
- слишком бедная топливная смесь,
- стенки цилиндра покрыты углеродистыми отложениями,
- некачественные свечи зажигания,
- неисправности в системе охлаждения, ведущие к перегреву мотора.
Перед тем как рассмотреть способы борьбы с детонацией, стоит подробнее остановиться на разборе каждой из причин, перечисленных выше.
Неподходящее топливо
При попадании в двигатель горючего, октановое число которого ниже рекомендованного, шанс столкнуться с детонацией внутри цилиндров возрастает до ста процентов. Все дело в том, что автопроизводители рассчитывают степени сжатия лишь для конкретного вида топлива. Исправить ситуацию с некачественным горючим можно при помощи специального Октан-корректора от LAVR.
Неверные настройки зажигания
Некоторые автолюбители в погоне за крутящим моментом меняют заводские настройки системы зажигания, выставляя слишком большой угол опережения – искра от свечи проскакивает раньше, чем поршень доходит до верхней мертвой точки. Таким образом, воспламенение случается раньше, чем топливо успеет перемешаться с воздухом.
Свечи зажигания
Свечи могут быть неисправными, либо вовсе не подходить по параметрам – тогда искра появляется не так, как задумывалось производителем при конструировании двигателя.
Бедная топливная смесь
Как говорится, лучше всего придерживаться золотой середины – слишком бедная смесь не воспламеняется от искры, а слишком обогащенная будет воспламеняться раньше положенного срока.
Нагар внутри цилиндров
Одна из очень частых причин появления детонации связана с образованием отложений внутри камеры сгорания. Раскаленный нагар воспламеняет топливную смесь раньше времени, так как он увеличивает степень сжатия.
В таком случае идеальным средством для очистки двигателя будет раскоксовка и промывка от LAVR – лучше всего подойдет готовый набор из раскоксовки ML202 и 5-минутной промывки.
Препараты эффективно и безопасно очищают элементы камеры сгорания, выравнивают компрессию в цилиндрах, а также исключают риск детонации.
Проблемы с системой охлаждения
При разгоне мотор перегревается, камера сгорания раскаляется, а пары бензина начинают непроизвольно воспламеняться – это приводит к появлению детонации.
Детонация внутри цилиндров – последствия
После того, как мы разобрались с причинами возникновения данной неполадки, стоит рассмотреть и ее последствия.
Ни для кого не секрет, что детонация сродни мелким взрывам внутри двигателя – ничего хорошего в них нет, так как обычно это сопровождается температурой до 3500 градусов совместно с превышающим в несколько раз норму давлением.
Таким образом, ни один двигатель не сможет выдерживать это явление на постоянной основе – особенно сильно страдают легкие агрегаты из сплавов алюминия. Главные последствия детонации можно выделить коротким списком:
- перегрев элементов двигателя,
- пробой прокладки ГБЦ, а точнее ее прогар,
- уменьшение мощности мотора,
- разрушение перегородки между поршневыми кольцами.
Если «повезет», можно получить провернутый кривошипно-шатунный механизм – тогда коленвал будет двигаться в обратном направлении, что полностью разрушает некоторые узлы двигателя.
Как бороться с детонацией
Когда мы описывали причины данной неисправности выше, мы порекомендовали пару средств, если проблема связана с неправильным октановым числом топлива, либо с нагаром внутри цилиндров. Теперь мы дадим чуть более расширенные рекомендации.
- Качество топлива. Выбирайте только проверенные заправочные станции, горючее на которых соответствует рекомендациям производителя вашего автомобиля. Всегда возите с собой присадки, улучшающие качество топлива, например, Октан-корректор или Усилитель моторного топлива.
- Зажигание. Не регулируйте угол зажигания, так как даже мастера в автосервисе ошибаются. Лучше не менять настройки производителя, если нет уверенности, что ничего не случится.
- Свечи. Внимательно проверяйте свечи зажигания на соответствие рекомендованным параметрам, при необходимости меняйте их на нужные.
- Нагар. Для профилактики образования отложений регулярно нагружайте двигатель, а также пользуйтесь специальными очистителями и промывками от LAVR. При слишком сильных загрязнениях проводите раскоксовку, воспользовавшись пенным средством COMPLEX, либо жидкостью ML203 NOVATOR.
- Перегрев. Проверьте температуру охлаждающей жидкости, если ее недостаточно – долейте. Если антифриз чувствует себя хорошо, осмотрите термостат или вентилятор. Воспользуйтесь промывкой системы охлаждения. Она очистит систему, а также защитит ее от коррозии. Промывка эффективно справляется с перегревами двигателя и рекомендована для профилактического применения.
Беда с мотором: 4 причины и 5 последствий детонации — журнал За рулем
Звук детонации напоминает частые звонкие удары по блоку цилиндров, примерно как если бы по нему стучали гаечным ключом среднего размера. Частота пропорциональна оборотам коленвала.
Чаще всего детонация происходит в одном, самом нагретом цилиндре.
На шоферском жаргоне прошлых лет детонацию называли звоном или стуком пальцев – но никакого отношения к поршневым пальцам природа возникновения звука не имеет.
Двигатель, работающий с сильной детонацией и большой нагрузкой, выходит из строя за считаные минуты. Повреждение вызывают как механические напряжения, так и сильный перегрев деталей.
- Чаще всего страдает поршень – деталь, не имеющая непосредственного теплоотвода и изготовленная из сплава со сравнительно низкой температурой плавления.
- Разрушаются перегородки между поршневыми кольцами.
- Возможно подгорание и растрескивание тарелок клапанов, иногда наблюдается прогорание прокладки головки блока цилиндров.
- Порой страдают свечи зажигания.
- Детонация вызывает вибрацию двигателя, что ухудшает смазку трущихся поверхностей и даже может приводить к разрушению поршневых пальцев и шатунных вкладышей.
Как должно быть?
Рабочая смесь воспламеняется от свечи зажигания, после чего фронт пламени распространяется в камере сгорания со средней скоростью 20–30 м/с.
Это сопоставимо со средней скоростью поршня на номинальных оборотах, составляющей обычно около 15 м/с. Поэтому горение распространяется от свечи не в виде идеальной полусферы.
Большое влияние оказывают завихрения топливовоздушной смеси в цилиндре, которые при конструировании стараются сделать максимально мощными.
А как бывает?
Иногда спокойное, относительно медленное горение смеси превращается в быстрое и взрывообразное – детонацию. Резко увеличивается давление и растет плотность смеси – так возникает ударная волна. Отсюда и самое короткое определение детонации: это процесс сгорания, идущий во фронте ударной волны.
https://www.youtube.com/watch?v=0ckvcIWekOQ\u0026pp=ygVA0JTQtdGC0L7QvdCw0YbQuNGPINC00LLQuNCz0LDRgtC10LvRjzog0YfRgtC-INGN0YLQviDRgtCw0LrQvtC1Pw%3D%3D
Толщина фронта соответствует всего нескольким длинам свободного пробега молекул. Резкое выделение энергии приводит к возбуждению рядом расположенных молекул, а потому распространение процесса идет очень быстро – со скоростью более 2000 м/с.
Мгновенное повышение температуры газа в ударной волне вызывает взрывную реакцию, энергия которой поддерживает распространение волны.
Когда эта волна – или волны, если мест самовоспламенения несколько – достигает поверхностей камеры сгорания, появляется характерный металлический стук.
При нормальной работе мотора фронт сгорания повышает давление в цилиндре – собственно, он на это и рассчитан. Он сжимает оставшуюся смесь до 50–60 бар, температура при этом составляет примерно 300˚ С.
Если эти параметры превышены, то может возникнуть очаг детонации. Однако эти же параметры должны быть возможно бóльшими для повышения эффективности работы двигателя.
Поэтому оптимально настроенным двигателем считается такой, в котором сгорание завершается на грани детонации.
Основные причины детонации
- Применение топлива, октановое число которого ниже рекомендованного производителем автомобиля. Тут возможны два варианта: либо владелец от жадности заливает, например, АИ‑92 вместо АИ‑95, либо его обжулили на АЗС.
- Мотор неверно отрегулирован. Чаще такое встречалось на карбюраторных машинах, в которых легко было сбить угол опережения зажигания, разрегулировать состав топливной смеси и т. п. Наиболее склонна к детонации обедненная топливная смесь (при коэффициенте избытка воздуха α = 1,1 вместо единицы).
- Степень сжатия повышена вследствие неумелого ремонта – фрезерования блока цилиндров или головки, установки тонкой прокладки.
- Изношенность двигателя. Детонацию может спровоцировать моторное масло, попавшее в камеру сгорания, или нагар, накопившийся после зимы.
Детонационные разрушения поршня.
Когда бывает детонация
- На очень малых оборотах – например, при парковке в жару хорошо прогретого автомобиля с ручной коробкой.
- Когда мотору очень жарко: вы долго протолкались в пробке, после чего наконец-то дали интенсивный разгон.
- При большой нагрузке на двигатель, например, при подъеме в гору на высокой передаче.
Заметьте, что любая автоматическая коробка передач облегчает жизнь мотора, не допуская его работы на низких оборотах, когда в процессе горения смеси хватает времени, чтобы образовался очаг самовоспламенения.
Что делать?
Сгладить остроту проблемы позволило повсеместное применение датчиков детонации. Они реагируют на высокочастотные колебания блока цилиндров, возникающие при детонационном сгорании. Пьезокерамический чувствительный элемент создает сигнал переменного напряжения.
Когда его амплитуда и частота показывают, что пошла вибрация стенки блока цилиндров, блок управления корректирует угол опережения зажигания в сторону более позднего, а также параметры подачи топлива.
Обычно датчик детонации устанавливают на наружной стенке блока цилиндров в середине, а если двигатель V‑образный, то на каждом ряду цилиндров.
Калильное зажигание и дизелинг
Иногда за детонацию ошибочно принимают другие явления. При «калильном зажигании» воспламенение происходит не от искры свечи зажигания, а от перегретой зоны в камере сгорания. Виноватыми могут быть неверно подобранные свечи или частицы нагара. Недаром же главной характеристикой свечи является калильное число, то есть способность отводить тепло от электродов и изолятора.
Другое явление – «дизелинг», то есть работа мотора после выключения зажигания, происходит от сжатия рабочей смеси в сильно разогретом моторе. Калильное зажигание носит устойчивый характер, «дизелинг» – кратковременный. Бороться со вторым намного проще: достаточно «отрубить» подачу топлива после выключения зажигания, как и сделано на всех современных моторах.
Детонация и… музыка!
В магнитофонную эпоху все любители музыки знали – нет дефекта противнее детонации! Так называли искажение звука в результате модуляции посторонним сигналом в диапазоне частот от 0,2 до 200 Гц.
Вследствие неоднородного движения магнитной ленты звук как бы плавал – в литературе термину детонация эквивалентен составной термин wow and flutter (где wow – «медленная» детонация, или «плавание» звука, а flutter – «быстрая»). А еще детонацией называли фальшивое пение (от фр.
detonner – «петь фальшиво»), при котором звук то и дело отклонялся от нужной высоты.
Как избежать детонации?
Главное правило – никогда не заправляться бензином с пониженным октановым числом. Инженеры проектируют двигатели с определенным запасом, учитывая то, что реальное октановое число может оказаться чуть ниже заявленного. Поэтому кратковременная езда на 92‑м вместо 95‑го, как правило, вреда не приносит. Но если заливать 92‑й постоянно, то вместо него однажды можно нарваться на условный «89‑й», и это уже будет смертельно.
Ну а если двигатель детонирует даже на заведомо нормальном бензине, не откладывайте визит на сервис.
- На каких современных авто можно проехать 500 000+ км? Все семь моделей — тут.
- Некачественный бензин, бесконечные путешествия по пробкам, постоянные перегревы мотора приводят к быстрому износу свечей зажигания. Проверяйте их чаще и меняйте по мере необходимости.
- Всегда в продаже специальная и техническая литература, выпущенная издательством «За рулем».
Почему детонирует двигатель
Детонация двигателя представляет собой нарушение плавного процесса сгорания топливно-воздушной смеси в цилиндрах силового агрегата, в результате чего такое сгорание приобретает взрывной ударный характер. Другими словами, топливо резко взрывается в рабочей камере, что приводит к моментальному выбросу энергии и образованию ударной волны.
В нормальных условиях фронт пламени в цилиндре распространяется со средней скоростью около 30 метров в секунду. Во время детонации данный показатель увеличивается до 2000 метров.
Воспламенение смеси в норме должно происходить в тот момент, когда поршень практически находится в ВМТ. Что касается УОЗ (угол опережения зажигания), зачастую этот показатель составляет 2 или 3 градуса.
Топливный заряд также догорает после того, как поршень пройдет ВМТ и начинается его рабочий ход.
Если в двигателе происходит детонация, тогда топливно-воздушная смесь воспламеняется в момент, когда поршень еще находится на такте сжатия.
Энергия от сгорания заряда в этом случае оказывает сильное давление на поднимающийся поршень, а не толкает его вниз.
Последствиями такого взрыва топливной смеси является значительное увеличение ударных разрушительных нагрузок на ЦПГ и КШМ, рост температуры, снижение мощности двигателя и возрастание расхода топлива.
Основные причины детонации
Среди различных причин возникновения детонации специалисты отмечают неправильно выставленный угол опережения зажигания на бензиновых двигателях (угол опережения впрыска топлива на дизельных ДВС), сбои в процессе смесеобразования, снижение эффективности работы системы охлаждения, а также целый ряд других возможных причин.
Детонацию двигателя принято условно разделять на допустимую и критическую. Под допустимой детонацией следует понимать кратковременное (иногда малозаметное) явление. Критическая детонация может проявляться постоянно, только при увеличении нагрузок на мотор, на холостом ходу, а также во время работы ДВС в различных режимах.
В списке основных причин появления детонации отмечены:
- нарушения условий эксплуатации мотора;
- использование бензина с отличным от рекомендуемого октановым числом;
- особенности конструкции силового агрегата;
Эксплуатация двигателя
Детонацию можно услышать на полностью исправном моторе во время эксплуатации агрегата под нагрузкой. Смесь в цилиндрах обычно детонирует на затяжном подъеме при движении с такой скоростью, которая не соответствует выбранной передаче.
Другими словами, детонация двигателя отчетливо заметна в том случае, когда водитель пытается заехать на подъем с низкой скоростью без переключения на пониженную передачу и давит на газ.
Обороты коленвала в этот момент низкие, двигатель «не тянет», то есть не набирает мощность и не разгоняет автомобиль. К общему звуку работы мотора в этом случае добавляется звонкий металлический детонационный стук, похожий на стук поршневых пальцев.
Такой звук становится результатом ударов взрывной волны, которая с высокой частотой бьет по стенкам камеры сгорания.
Также необходимо отметить, что склонность к детонации топливно-воздушной смеси напрямую зависит от исправной работы систем зажигания и охлаждения. Смесь может детонировать в цилиндрах при наличии следующих факторов:
- раннее зажигание;
- перегрев двигателя;
- обильный нагар в камере сгорания;
- сильная закоксовка двигателя, в результате чего увеличилась степень сжатия;
Зажигание часто делают ранним для улучшенного отклика двигателя на нажатие педали газа, особенно на низких оборотах. Раннее зажигание заставляет смесь воспламеняться до наступления момента, когда поршень подходит к ВМТ. Так как поршень еще только осуществляет движение в верхнюю мертвую точку, раннее воспламенение смеси означает противодействие его движению. Дополнительным негативным явлением при таком зажигании выступает перегрев.
Скопление нагара в камере сгорания приводит к уменьшению объема самой камеры и повышению степени сжатия. Вторым по значимости фактором, влияющим на детонацию, является значительное повышение температуры в камере сгорания при наличии отложений.
В отдельных случаях нагар может буквально тлеть, заставляя смесь в цилиндрах воспламеняться неконтролируемо.
Получается, детонация при определенных условиях провоцирует появление калильного зажигания, которое также является аномальным самопроизвольным воспламенением смеси.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое калильное зажигание. Из этой статьи вы узнаете о причинах появления данной неисправности, а также о последствиях воздействия КЗ на мотор и его эксплуатацонный ресурс.
Дополнительно необходимо учесть тот факт, что детонация двигателя может возникнуть в результате установки свечей зажигания с неподходящим для данного типа двигателя калильным числом.
Отдельно на детонацию может повлиять внесение различных изменений в топливную аппаратуру, а также «чиповка» ЭБУ и другие манипуляции, влияющие на смесеобразование в целях экономии топлива.
Условно называемая тюнерами «экономичная прошивка» означает, что в блок управления двигателем вносится ряд корректив, затрагивающих топливные карты. Результатом становится обедненная смесь на разных режимах работы ДВС, снижаются динамические характеристики автомобиля.
Во время работы ЭБУ двигателя на заводских настройках смесь рассчитана на «мягкое» воспламенение, благодаря чему температура внутри камеры сгорания остается в заданных рамках.
При серьезных нагрузках в двигателе после прошивки зачастую возникает детонация на слишком «бедной» смеси. Обедненная смесь приводит к перегреву деталей.
Указанный перегрев при последующем впрыске топлива может вызвать самопроизвольное воспламенение топливного заряда.
Октановое число бензина
Одной из наиболее распространенных причин детонации двигателя является использование бензина с низким октановым числом, которое не рекомендовано для данного типа ДВС. Добавим, что указанный параметр не так важен для дизельного двигателя, так как основной характеристикой дизтоплива выступает цетановое число.
Дело в том, что солярка изначально более устойчива к детонации. В дизеле воспламенение происходит в результате сжатия и нагрева от такого сжатия топливной смеси. По этой причине дизельные двигатели конструктивно имеют более высокую степень сжатия.
Бензин имеет заметно меньшую стойкость к детонации сравнительно с дизтопливом. Октановое число является той характеристикой, которая отражает детонационную стойкость бензина. В бензиновом моторе степень сжатия ниже, топливно-воздушная смесь загорается от искры. Чем выше оказывается октановое число, тем большее сжатие смеси допускается без риска детонации.
Получается, заправка 92-м бензином автомобиля, двигатель которого имеет высокую степень сжатия и допускается использование горючего с октановым числом только 95 и выше, приведет к появлению детонации во время работы мотора под нагрузкой.
Необходимо отдельно учитывать, что детонация может проявляться даже в случае заправки топливом с необходимым октановым числом. В этой ситуации дело может быть в низком качестве горючего, так как на АЗС часто используют различные способы для искусственного повышения октанового числа.
Среди таковых особо отмечают добавку в бензин жидкого газа (пропан, метан). Указанные газы являются летучими, то есть испаряются через небольшой промежуток времени.
В итоге топливный бак быстро оказывается заполненным бензином с низким октановым числом, хотя изначально заправляемое топливо соответствовало рекомендуемому для данного типа ДВС.
Особенности конструкции ДВС
Детонация может возникать в двигателе благодаря целому ряду конструктивных особенностей силового агрегата. В списке основных решений отдельно выделяются:
- степень сжатия конкретного ДВС;
- форма самой камеры сгорания и днища поршня;
- особенности размещения свечей зажигания;
- турбонаддув;
Высокофорсированные бензиновые атмо и турбодвигатели имеют более высокую степень сжатия сравнительно со штатными атмосферными аналогами, вследствие чего демонстрируют повышенную предрасположенность к детонации. Такие ДВС предполагают эксплуатацию исключительно на качественном бензине с высоким октановым числом.
Конструктивные решения для предотвращения детонации
Для борьбы с детонацией инженеры в разное время использовали определенные конструктивные решения. Такие решения направлены на максимально эффективное и быстрое сгорание заряда топлива во фронте пламени, полноту сгорания от искры, замедление окислительных процессов, в результате которых происходит неконтролируемое воспламенение.
Необходимо добавить, что в целях противодействия детонации могут быть увеличены обороты двигателя, в результате чего сокращается время на протекание окислительных реакций и снижается вероятность самовоспламенения топливно-воздушной смеси.
Еще одним инженерным решением выступает турбулизация. Потоки смеси в камере сгорания благодаря конструктивным особенностям получают определенное вращение, фронт пламени от искры распространяется быстрее. Также противостоять детонации помогает уменьшение того расстояния, которое проходит фронт пламени. Для сокращения пути цилиндр может быть выполнен с меньшим диаметром, а также возможна установка еще одной свечи зажигания.
Отдельно стоит отметить форкамерно-факельное зажигание, которое в свое время было призвано эффективно бороться с детонацией. Моторы с форкамерой конструктивно предусматривают наличие двух камер: предкамеру и основную камеру.
Принцип работы состоит в том, что в малой камере создается обогащенная смесь, а в основной находится обедненная.
После воспламенения смеси в предкамере фронт пламени воспламеняет смесь в основной камере, исключая возможность детонации.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое форкамерный двигатель. Из этой статьи вы узнаете об особенностях конструкции и принципах работы предкамерных моторов.
На современных моторах детонации активно противостоит электроника. Появление микропроцессорных блоков управления двигателем (ЭБУ) позволило в автоматическом режиме изменять угол опережения зажигания (УОЗ) на основании показаний от датчиков, а также динамично вносить коррективы в состав горючей смеси.
Детонация двигателя при выключении зажигания
Достаточно распространенным явлением во время эксплуатации бензиновых и дизельных ДВС является то, что детонация двигателя проявляется уже после выключения зажигания. Двигатель в этом случае дергается, так как коленвал успевает сделать еще несколько оборотов.
Такая детонация двигателя после выключения зажигания может быть вызвана двумя явлениями:
- дизелинг;
- калильное зажигание;
В первом случае, который характерен для бензиновых агрегатов, имеет место кратковременная или продолжительная работа мотора в результате повышения степени сжатия или использования несоответствующего по детонационной стойкости топлива, что приводит к самостоятельному воспламенению топливно-воздушной смеси. Во втором случае горючее в цилиндрах может самопроизвольно воспламеняться после выключения зажигания от контакта с раскаленными поверхностями или тлеющим слоем нагара в камере сгорания.
Детонация двигателя и возможные последствия
Как уже было сказано выше, от разрушительных нагрузок в результате постоянной детонации быстро выходит из строя кривошипно-шатунный механизм, ГБЦ, другие в большей или меньшей степени нагруженные элементы и узлы двигателя. Ударная волна от взрыва детонирующего топливного заряда с высокой скоростью ударяет по стенкам цилиндров, разрушает масляную защитную пленку на трущихся парах.
Также детонация вызывает нарушение процесса теплоотдачи от раскаленных газов, которые перегревают цилиндры. Возникающий локальный или общий перегрев двигателя уничтожает кромку поршня, которая попросту выкрашивается или плавится под воздействием запредельно высоких температур.
Рост температуры вызывает прогар прокладки головки блока, разрушение стенок цилиндров, прогар клапанов ГРМ, быстро приходят в негодность свечи зажигания и т.д.
Закономерным итогом становится то, что ударные и термические нагрузки, возникающие при детонации, значительно повышают общий износ двигателя и сокращают его моторесурс.
Загрузка...
