Camgora.ru

Автомобильный журнал
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Детонация — это

Детонация — это. Детонация двигателя: причины и послествия

Как известно, работа мотора основывается на сгорании топливно-воздушной смеси в цилиндрах. Процесс этот очень быстрый и цикличный. Несмотря на всю простоту схемы работы, важно достичь точности в дозировании кислорода, топлива, а также в моменте открытия впускных и выпускных клапанов. В сегодняшней статье мы поговорим о таком явлении, как детонация. Это будет полезно каждому автомобилисту.

Характеристика

Итак, что такое детонация? Это губительное для двигателя явление. Детонация возникает тогда, когда воспламенение горючей смеси происходит раньше положенного времени. Таким образом, она взрывается еще до подачи искры свечой.

Октановое число бензина

Это, пожалуй, самая распространенная причина детонации двигателя ВАЗа и многих других моделей. Именно низкое качество топлива вызывает проблемы с двигателем. Октановое число означает, какую степень сжатия может перенести это топливо. Чем выше значение, тем лучше. Для большинства легковых автомобилей производитель рекомендует использовать 95-й бензин. Но остались также автомобили, успешно работающие и на 92-м. В принципе, если качество топлива нормальное, можно заливать АИ-92 в современную машину, где прописан АИ-95. Детонация не произойдет. Увеличится разве что расход топлива на пару процентов. Но если использовать 80-й (или того хуже — 72-й), проблемы будут необратимы.

Нагар на стенках цилиндров

Топливо после возгорания должно самоочищаться. Но со временем может оставаться нагар. Эта проблема свойственна двигателям 20-летней давности с пробегом более 350 тысяч километров. За этот период времени на стенках образуется достаточный нагар. Как он может стать причиной детонации? Все очень просто. С увеличением количества нагара уменьшается объем цилиндра. Соответственно, возрастает степень сжатия. В итоге смесь самопроизвольно взрывается.

Также отметим, что исключить образование нагара можно путем перехода на газобаллонное оборудование. Это топливо безвредно для двигателя и имеет октановое число 102. Нагар от газа не образуется, как от бензина. К тому же стоимость такого топлива вдвое меньше.

Свечи

Это неотъемлемая составляющая любого двигателя. Именно свеча формирует искру для дальнейшего воспламенения горючей смеси в цилиндрах. Ресурс данных элементов составляет порядка 60 тысяч километров. Далее могут возникать пробои в зажигании. Свеча может формировать искру недостаточной мощности либо вовсе ее не вырабатывать. В результате двигатель начинает троить. Это хорошо заметно на холостых оборотах. Мотор будет работать нестабильно. На ходу вы ощутите заметный упад мощности и динамики. При этом возрастает расход топлива.

Для повседневной эксплуатации в режиме «город/трасса» достаточно «холодных» элементов. А вот если автомобиль используется на кольцевых гонках или в драг-рейсинге, несомненно стоит выбирать «горячие» свечи. Но опять же конкретное калильное число (оно начинается от 9 и заканчивается 30) зависит от марки вашего автомобиля и рекомендаций производителя.

Немаловажным параметром является и наличие резистора на свечах. Узнать, оснащен ли элемент данной составляющей, можно по маркировке. Так, на изоляторе будет видна буква R.

Датчик детонации

На современных автомобилях процесс возгорания контролируется автоматически. ЭБУ воспринимает сигнал со всех датчиков и формирует соответствующие импульсы. Так происходит корректировка параметров горючей смеси и других данных. Где стоит датчик детонации? Элемент находится на блоке двигателя. На автомобилях ВАЗ устанавливается между вторым и третьим цилиндром. Может быть одно- и двухконтактным. Элемент призван реализовать весь потенциал мощности двигателя и снизить при этом расход топлива, исключая явление детонации.

Как поменять?

Для его замены нам понадобится накидной ключ на 13. Итак, откручиваем болт крепления датчика против часовой стрелки. Далее вынимаем штекер с проводами питания. Для этого нужно надавить на скобу-фиксатор. Тянем за штекер в сторону и вынимаем элемент. Установку следует производить в обратной последовательности. Также рекомендуется осмотреть состояние штекера. Недопустимо, чтобы его клеммы были надломанными или окисленными.

Последствия

При несвоевременных вспышках топлива двигатель терпит колоссальные нагрузки. В первую очередь страдают поршневые кольца, впускные и выпускные клапаны. Как мы уже сказали ранее, при детонации часть топлива может оставаться на стенках цилиндров. Так оно выжигает масляную пленку, и элементы работают «на сухую». Выгорают также и электроды свечей. Температура в камере сгорания заметно увеличивается. Доходит до того, что поверхность поршней попросту оплавляется. Прогорают и клапаны. На стенках цилиндров образуются задиры. Если игнорировать данную проблему и дальше, произойдет залегание колец. Мотор будет подлежать капитальному ремонту.

Заключение

Итак, мы выяснили, что такое детонация и как проверить датчик детонации. Это разрушительный процесс для любого двигателя. Мотор может потребовать капитального ремонта, а то и вовсе замены. Как вывод – не стоит экономить на свечах и заливать намеренно дешевый бензин. Все это может спровоцировать явление детонации.

Детонация двигателя: причины, последствия, устранение

Большинство автолюбителей ни разу в жизни не сталкивались с проблемой детонации двигателя. Однако данная проблема является одной из самых серьезных в обслуживании и уходе за автомобилем. Чтобы разобраться в причинах и методах устранения детонации двигателя, необходимо знать, что представляет собой данное явление.

Здесь вы видите, куда устанавливать датчик детонации двигателя

Что такое детонация двигателя

Детонация двигателя представляет собой неконтролируемый, самопроизвольный сбой процесса сгорания воздушно-топливной смеси в цилиндрах двигателя, что приводит к неравномерному горению. Когда начинается процесс детонации, в двигателе слышится металлический звук в кривошипно-шатунном механизме, может наблюдаться возрастание температуры, а также потеря мощности и увеличение топливного расхода.

Последствия детонации могут быть очень трагичны, за небольшой промежуток времени двигатель может полностью выйти из строя. В современных автомобилях на блоке цилиндров двигателя установлен датчик, который контролирует степень детонации. Датчик детонации входит в систему управления автомобилем, помогает экономить топливо и обеспечить максимальную мощность автомобиля.

Детонации подразделяются на два вида:

  • допустимая (едва или малозаметная);
  • критическая (появляющаяся постоянно при увеличении нагрузок на двигатель или на холостом ходу)

Детонация двигателя: причины неисправности

Для предотвращения подобного рода явлений, необходимо знать причины детонации двигателя. К ним относятся:

  1. Некачественное топливо;
  2. Использование топлива с низким октановым числом;
  3. Засорившийся топливный фильтр;
  4. Неправильно функционирующие свечи зажигания;
  5. Некорректная работа топливного насоса;
  6. Сломанный кислородный датчик;
  7. Проблемы, связанные с управлением или охлаждением двигателя.

Двигатель может детонировать также при следующих причинах:

  1. Слишком раннее зажигание;
  2. Перегрев мотора;
  3. Наличие нагара на стенках цилиндра.

Существует большое количество причин детонирования двигателя, и все они являются относительными. Не существует никаких параметров, которые доказывают, что данное явление произойдет или не произойдет с тем или иным автомобилем. Самыми частыми причинами являются низкое октановое число топлива, нагар на стенках цилиндра и неправильно функционирующие свечи зажигания.

Октановое число топлива, которое по-другому называют антидетонационным индексом, – показатель степени сжатия переносимости бензина. Другими словами, чем выше показатель, тем меньше шанс возгорания топлива. Именно поэтому более мощным двигателям автомобилей требуется более дорогое топливо. В инструкции эксплуатации определенной модели автомобиля содержится предписание для использования того или иного вида топлива. Использование топлива, неподходящего для данной модели, приводит к раннему зажиганию. Соответственно, топливо сгорает раньше.

Давайте разбираться, что такое крутящий момент двигателя автомобиля.

Возможно будет интересно, как часто менять масло в двигателе и как это сделать.

Также возможен вариант, когда топливо полностью не сгорает, а остается на стенках камеры. Такие накопления являются причиной сбоя в работе цилиндров, и, как следствие, причиной горения. На сегодняшний день не все виды топлива имеют хорошую очистку, что является причиной отложения нагара. Для того, чтобы избежать детонации по этой причине, нужно приобрести моющие присадки и сменить место заправки автомобиля.

Использование самых дешевых свечей сгорания в целях экономии также может стать одной из причин детонации. Свечи сгорания обеспечивают работу внутренней среды двигателя. Установка неподходящих свечей вызывает неправильное сжигание топлива, что приводит к наращиванию сгорания и увеличению температуры двигателя.

Детонация сильно влияет на работу всех систем автомобиля и приводит к:

1. Потери мощности мотора

2. Раннему износу запчастей

3. Перегреву двигателя и износу поршней и цилиндров

4. Выходу из строя прокладки под головкой цилиндров

Как устранить детонацию двигателя

Чтобы устранить детонацию двигателя, необходимо четко определить ее причину. Детонация никогда не возникает просто так, а является причиной некорректной работы автомобиля. Если после заправки двигатель начал детонировать, то причина кроется в качестве топлива, от которого необходимо срочно избавиться и заправить автомобиль другим топливом. Если причиной все же стал нагар в цилиндрах, то рекомендуется примерно один раз в неделю разгонять двигатель до максимально возможной скорости, чтобы дать мотору экстремальную нагрузку. Достаточно буквально двух-трех минут. Если речь идет о детонации дизельного двигателя, и автовладельцем был замечен черный или зеленый выброс, это означает, что поршни уже разрушены. Остается только произвести замену поршневых деталей. Как уже было ранее сказано, неправильно выбранные свечи зажигания также вызывают детонацию. Свечи необходимо менять строго по предписанию инструкции по эксплуатации, а также не приобретать самые дешевые варианты.

Как избежать детонации двигателя

Чтобы избежать детонации двигателя, как и многих других проблем, связанных с эксплуатацией автомобиля, необходимо бережно к нему относиться. Также чтобы избежать детонации, необходимо заправлять автомобиль только на проверенных, прошедших сертификацию автозаправочных станциях и только топливом с октановым числом, соответствующим предписанию в инструкции по эксплуатации. Самым правильным вариантом будет наличие небольшой канистры с проверенной заправки в салоне автомобиля.

Если детонация возникает ввиду некачественного топлива, то машину необходимо заправить топливом с более высоким октановым числом, немного поездить и после устранения детонации заправить привычным видом топлива.

Следующая причина детонации является следствием первой причины. В любом автомобиле существует 2 типа топливных фильтров: грубой и мягкой очистки. При возникновении детонации необходимо заменить оба фильтра. Если после замены автомобиль работает тихо, то причины крылась именно в этом. Необходимо уделять особое внимание охлаждающей системы автомобиля, проверять уровень охлаждающей жидкости и вовремя ее менять. Также особое внимание стоит уделить радиатору и его очистке, а также обращать внимание на работу охлаждающего вентилятора. Важным моментом является контроль угла опережения зажигания. После регулировки следует разогнать автомобиль до 50 км/ч и резко нажать на педаль акселератора. Свечи и проводка автомобиля должны находиться всегда в исправном состоянии. Одной из причиной детонации двигателя может стать неправильная регулировка клапанов.

Видео: почему детонирует двигатель

Итак, в данной статье были определены основные причины возникновения детонации, а также описаны ключевые моменты, как избежать данного неприятного явления. Но если все же такая ситуация произошла, то всегда есть способы устранения неполадок работы автомобиля. Основным советом является пожелание проходить техническое обслуживание строго в соответствии с сервисной книгой, вовремя менять все запчасти и детали, которые вышли из строя, а также не скупиться в целях экономии на дешевые аналоги. Всегда выгоднее выбрать сертифицированную продукцию, которая заслуженно является лучшей, а значит, помогает обеспечить безопасную и бесперебойную работу автомобиля.

Детонация в бензиновом двигателе

Причина детонации

В обычных условиях рабочая смесь топлива с воздухом воспламеняется от свечи зажигания, после чего пламя равномерно распространяется в камере сгорания со средней скоростью около 20 м/с. При неравномерном воспламенении рабочей смеси температура и давление воспламеняющейся смеси резко повышаются, так же, как давление и температура невоспламененной смеси. Если при этом в нескольких местах превышается критическая температура, возникают очаги самовоспламенения, вызывающие неравномерное ударное возгорание остатка рабочей смеси. Неравномерный процесс сгорания образует сильные ударные волны, вызывающие звонкий детонационный звук при достижении поверхности цилиндра.

Способы предотвращения детонации

На практике существуют три вида мероприятий по предотвращению детонации.

  1. Предотвращение детонации при эксплуатации двигателя, когда она возникает во время движения автомобиля и необходимы срочные меры для предотвращения сильных повреждений двигателя.
  2. Предотвращение возможной детонации при разработке двигателя, когда используется комплекс мер для противодействия появлению детонации.
  3. Предотвращение возможной детонации путем разработки топлива с высокой детонационной стойкостью.

1. Предотвращение детонации при эксплуатации двигателя.

Во время движения автомобиля детонация может возникнуть при разгоне или движении с большой скоростью. В обоих случаях двигатель сильно перегружается.

Детонация при разгоне возникает при ускорении транспортного средства с низких оборотов коленчатого вала путем резкого нажатия на педаль «газа». При этом резко увеличивается подача рабочей смеси в цилиндры, избыток смеси не успевает сгорать вовремя и догорание смеси вызывает детонационные процессы. В таком случае помогает переключение на следующую передачу (при наличии механической коробки передач), когда при той же мощности двигателя повышается частота вращения коленчатого вала, а крутящий момент уменьшается. Наполнение и вентиляция цилиндров двигателя происходят более равномерно, не остается сгорающих избытков рабочей смеси и детонация исчезает.

Детонация при движении с большой скоростью возникает с выходом двигателя на излишне высокую частоту вращения коленчатого вала. Ее можно легко не заметить, и так как не принимаются никакие меры, это нередко приводит к прогоранию поршня. В этом случае достаточноснизить скорость, то есть уменьшить подачу рабочей смеси в цилиндры. Двигатель выйдет на оптимальный режим работы и детонация исчезнет. Если детонация возникает в двигателе, работающем на обычном бензине, поможет замена на бензин высшего качества.

Кроме того, можно снизить склонность двигателя к детонации, настроив угол опережения зажигание на «поздний». При «позднем» зажигании давление в цилиндрах остается низким, а топливо не так часто самовоспламеняется. Обратной стороной такого решения является снижение мощности двигателя и увеличения расхода топлива.

2. Предотвращение возможной детонации при разработке двигателя.

Выбор степени сжатия

Степень сжатия следует выбирать настолько высокую, насколько это возможно для работы двигателя без детонации на имеющемся в продаже бензине.

Обычный бензин позволяет выбрать степень сжатия E до 9.

Бензин высшего качества позволяет выбрать степень сжатия E от 8,5 до 11. При расчетах необходимо учитывать, что высокое значение степени сжатия увеличивает мощность двигателя и снижает расход топлива.

Положение свечи зажигания

Склонность двигателя к детонации снизится, если пламя будет распространяться от горячих частиц смеси к холодным. Самым горячим местом в камере сгорания является выпускной клапан. Рядом с ним должна устанавливаться свеча зажигания.

Рис. Хорошее охлаждение камеры сгорания предотвращает детонацию

Форма камеры сгорания

Форма камеры сгорания также влияет на возникновение детонации. Единая камера сгорания менее предрасположена к детонации, чем разделенная.

Частицы рабочей смеси, которые поздно охватываются пламенем, должны сохранять низкую температуру с помощью хорошо охлажденных стенок камеры сгорания для предотвращения преждевременного воспламенения. Вихревое движение топливовоздушной смеси в камере сгорания поддерживает равномерный состав смеси и распределение температур. Пламя распространяется по камере сгорания быстрее, что не вызывает взрывных реакции при сгорании. Вихревое движение смеси обеспечивается геометрией впускного канала, а также соответствующей формой камеры сгорания и поршня, что закладывается на стадии проектирования двигателя. Во впускных каналах сложной геометрии увеличивается аэродинамическое сопротивление движению потока рабочей смеси, поэтому наполнение цилиндров и, соответственно, литровая мощность двигателя снижаются.

Охлаждение

Посредством хорошего охлаждения двигателя снижается температура рабочей смеси и она остается менее склонной к самовоспламенению. Жидкостное охлаждение двигателя имеет больше преимуществ, чем воздушное.

При использовании алюминиевых сплавов вместо чугуна температура головки блока цилиндров остается низкой вследствие в три раза большей теплопроводности.

Электронная система предотвращения детонации

Детонация исчезает, если установить угол опережения зажигания в «позднее» положение. Для этого используется электронная система предотвращения детонации в сочетании с электронной системой зажигания. Датчик детонации, установленный на двигателе (датчик ускорения), улавливает детонационные вибрации, например, блока цилиндров двигателя. Сигналы датчика детонации анализируются микропроцессором, который при необходимости перестраивает работу системы зажигания согласно уровню детонации, например, на 1 градус угла поворота коленчатого вала в направлении «позднее», пока детонационные вибрации не перестанут улавливаться.

Если детонация не улавливается, электронная система зажигания управляет работой двигателя в обычном режиме. При этом, правда, возможно приближение работы двигателя к зоне возможного возникновения детонации. В противоположность этому в двигателе без электронной системы предотвращения детонации режимы работы удерживаются на относительно большой дистанции от зоны возможного возникновения детонации. Следует, однако, учитывать, что работа двигателя вблизи этой зоны означает большую литровую мощность двигателя и меньший удельный расход топлива. В двигателях с электронной системой предотвращения детонации также может увеличиться степень сжатия; кроме того, они не чувствительны к топливу с незначительным октановым числом.

3. Предотвращение возможной детонации путем разработки топлива с высокой детонационной стойкостью.

Читать еще:  Гарантия на кузов от сквозной коррозии

Рис. Детонационная стойкость углеводородов

Горючее получают путем перегонки нефти, которая представляет собой множественные соединения углеводородов, имеющих различную детонационную стойкость. Дистиллят нефти подвергается химическим процессам для обогащения антидетонационными углеводородами.

При перегонке нефти получается бензин с диапазоном кипения 40-215 °С. Его удельная теплота сгорания составляет Нп

43 000 кДж/кг. Бензин разделяют на обычный бензин (плотность р — 0,74 г/см3), бензин высшего качества (р

0,76 г/см3) и бензин наивысшего качества. Детонационная стойкость разных сортов бензина различается вследствие различного состава. Октановые числа бензина по исследовательскому методу (ROZ) по меньшей мере, должны быть равны следующим величинам:

  • обычный бензин ROZмин= 91
  • бензин высшего качества ROZмин = 95
  • бензин наивысшего качества ROZмин = 98

Раньше для увеличения детонационной стойкости в бензин добавляли соединения свинца. Так как свинец и его соединения ядовиты и несут угрозу для окружающей среды, свинцевание бензина было запрещено на законодательном уровне. Исключением является этилированный бензин высшего качества с октановым числом ROZмин = 98 (максимальное содержание свинца 0,15 г/л). Так как все современные двигатели оснащены каталитическими нейтрализаторами для очистки отработавших газов, они не должны работать на этилированном бензине. Свинец и его соединения покрыли бы поверхность нейтрализатора и вступили с ней в химическую реакцию. Вследствие этого очистка отработавших газов стала бы невозможной.

Те соединения свинца, которые раньше добавлялись в бензин для повышения детонационной стойкости, называются антидетонаторами.

В качестве антидетонаторов использовались тетраметилсвинец (Рb(СН3)4) и тетраэтилсвинец (Рb(С2Н5)4). Оба соединения свинца очень ядовиты. Их действие заключается в том, что они вследствие высокой температуры распадаются до воспламенения смеси в камере сгорания, и возникающий свинцовый порошок предотвращает преждевременное самовоспламенение смеси.

Чтобы во время сгорания не образовывался оксид свинца, который способен ускорить износ цилиндра, в бензин добавляют соединения брома и хлора. При высокой температуре в камере сгорания двигателя свинец образовывает бромид свинца или хлорид свинца. Эти два очень ядовитых соединения свинца становятся газообразными при температуре около 800 °С и выводятся из двигателя вместе с отработавшими газами. Они считаются вредными примесями в отработавших газах и приводят к загрязнению воздуха.

Добавление в бензин спиртов, например, метанола, также повышает детонационную стойкость топлива. Разумеется, при добавлении большого количества, равного 15%, топливная аппаратура системы питания двигателя должна быть специально настроена на смесь бензина и спирта.

Определение детонационной стойкости бензина

Детонационная стойкость бензина выражается в его октановом числе.

Октановое число бензина указывает на то, что данный вид топлива обладает такой же детонационной стойкостью, что и эталонная сравнительная смесь углеводородов — изооктана и нормального гептана. Так как изооктан имеет октановое число 100, а нормальный гептан — октановое число 0, то октановое число 80 означает, что детонационная стойкость бензина равна детонационной стойкости смеси из 80% (объемных частей) изооктана и 20% (объемных частей) нормального гептана. Детонационная стойкость растет с увеличением октанового числа.

Определение октанового числа выполняется на соответствующем испытательном стенде с использованием эталонного двигателя для оценки детонационной стойкости различных видов топлива. Эталонным в данном случае считается одноцилиндровый четырехтактный бензоиновый двигатель с термосифонной системой жидкостного охлаждения, в которой отсутствует помпа, а охлаждающая жидкость испаряется, и пар низкого давления конденсируется в радиаторе, а затем в виде конденсата возвращается в рубашку охлаждения. Степень сжатия двигателя во время испытаний может изменяться в границах между 4 и 18.

Существует два стандартизированных метода испытаний: исследовательский метод и моторный метод. Соответственно, результатами являются исследовательское октановое число бензина (ROZ) и моторное октановое число бензина (MOZ). Различия основных параметров обоих методов указаны в таблице.

Таблица. Различия параметров исследовательского и моторного методов

В моторном методе смесь воздуха и бензина нагревается позади карбюратора, а в исследовательском методе — воздух нагревается перед карбюратором.

Эталонный двигатель запускается и соединяется с большим электрическим генератором, в котором крутящий момент от эталонного двигателя возбуждает электрический ток, создающий тормозной момент. Измерение октанового числа всегда проводится в режиме сильной детонации при сгорании рабочей смеси. При этом коэффициент избытка воздуха регулируется так, чтобы получить детонацию максимальной интенсивности. Индуктивный датчик и электронный усилитель сигналов замеряют уровень детонации и выводят показания на дисплей специального прибора — детонометра. Компрессия двигателя настраивается таким образом, чтобы показания детонометра исследуемого бензина находились в середине шкалы прибора. Затем в систему питания вводятся две сравнительные смеси, чьи октановые числа различаются лишь на две единицы. Одна сравнительная смесь должна вызывать более сильную, а вторая более слабую детонацию, чем бензин. Посредством линейной интерполяции определяется и округляется до десятых долей октановое число бензина.

Рис. Определение октанового числа бензина

Один и тот же бензин, испытанный по моторному методу, имеет меньшее октановое число, чем выявленное по исследовательскому методу. Октановое число, определяемое по моторному методу, в современном бензине меньше примерно на 10 единиц, чем октановое число, определяемое по исследовательскому методу. Данная разница обусловлена тем, что соотношение олефинов и ароматических углеводородов в двух методах испытаний отличаются. На сегодняшний день исследовательское октановое число в бензине равно приблизительно 92, а в бензине высшего качества — 95 единиц. Октановое число, определяемое по исследовательскому методу, указывает на то, как ведет себя топливо при ускорении (детонация при разгоне).

Октановое число, определяемое по моторному методу, наоборот, указывает на поведение при большой нагрузке (детонация при высокой частоте вращения коленчатого вала).

Наряду с исследовательским и моторым октановыми числами существует также октановое число, определяемое по дорожному методу (SOZ). Оно определяется методом дорожных испытания транспортного средства согласно «модифицированному дорожному методу». В прогретый двигатель подаются различные сравнительные смеси из изооктана и нормального гептана. Автомобиль сначала ускоряется до максимальной скорости на прямой передаче, позволяющей плавное движение без рывков. Угол опережения зажигания регулируется до тех пор, пока не исчезнет детонация. В результате данные испытаний образуют базовую кривую, отображенную на рисунке.

Рис. Определение октанового числа по дорожному методу

Затем по тому же методу определяется установка зажигания, при которой начинается детонация, для исследуемого бензина. По базовой кривой определяется октановое число бензина по дорожному методу. Эта величина в различных двигателях будет иметь различные значения для одного и того же бензина.

На пути к детонационному двигателю

Неуправляемый детонационный срыв мягкого турбулентного режима горения – бич всех типов двигателей внутреннего сгорания. Использование контролируемого, непрерывного процесса генерации детонационных волн как основного элемента подобных двигателей приводит к качественно новому результату.

Наверняка многие из нас испуганно вздрагивали от громкого «хлопка» в двигателе проезжающего мимо автомобиля. Это — детонация. Непредсказуемость ее появления (практически взрыва) в камерах сгорания всех типов двигателей и энергетических установок, с последующим прогоранием и разрушением элементов конструкций, наводит на мысль: вместо того чтобы гасить процесс детонационного (взрывного) характера горения, не попробовать ли организовать его должным образом и использовать во благо?

Не секрет, что при достижении сверхзвуковых скоростей, например в воздушно-реактивных двигателях летательных аппаратов, а также в любых промышленных двигателях внутреннего сгорания, использующих турбулентное сжигание (а других практически и нет), существенная часть несгоревшего топлива выбрасывается в атмосферу, со всеми вытекающими отсюда последствиями для экологии. Сильно ядовитые присадки-антидоты, используемые для гашения детонации, усугубляют картину загрязнения.

В связи с этим внимание ученых всего мира привлечено к теме стабилизации детонационного горения.

Что касается реализации сжигания топливной смеси в поперечной детонационной волне (ПДВ), т. н. волне «спиновой» детонации, то приоритет в решении этой проблемы по праву принадлежит России, в частности Институту гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН. Впервые в непрерывном детонационном управляемом режиме Б. В. Войцеховскому удалось осуществить сжигание ацетиленокислородных смесей в поперечной детонационной волне [1]. После проведения этих опытов за рубежом было оформлено несколько патентов на использование режима непрерывного детонационного сжигания в ракетных двигателях.

Иными словами, то, что считали вредоносным явлением и от чего пытались избавиться много лет, стало неотъемлемым элементом, входящим в основу проектирования нового типа двигателей внутреннего сгорания. Теоретический приоритет принадлежит Я. Б. Зельдовичу, впервые исследовавшему возможности использования детонационного сжигания топлива в энергетике [2].

Он показал, что детонационное сжигание топлива происходит при меньшем возрастании энтропии продуктов горения, а значит, с большей кинетической энергией, меньшей теплонапряженностью. Снимается и проблема борьбы с «хлопками», так как шумовые эффекты и вибрации в камере детонационного сгорания специальной конструкции не выше, чем для режима работы обычного двигателя внутреннего сгорания.

Преимущество детонационного горения в конкретных устройствах характеризуется меньшими габаритами камеры, определяемыми размером детонационной волны. Это приводит к более интенсивному и полному сжиганию широкого класса топлив с увлеченными продуктами детонации и обеспечивает повышенную тягу двигателя.

Авторами продемонстрировано применение оригинального фоторегистратора, позволяющего «заморозить» процессы микросекундного масштаба времени, протекающие в области ПДВ на протяжении длительного периода времени (до 1 секунды). Получен российский патент на способ сжигания топлив [3].

Как выглядит замороженное пламя

Что может гореть в спиновых волнах, почему и как? Возникает уместный с экономической и практической точки зрения вопрос: будут ли смеси традиционных видов топлив и окислителей вообще гореть в столь необычных условиях, «иссеченные» жесткими фронтами непрерывной спиновой детонации? А если даже и будут, то насколько устойчиво, непрерывно и эффективно? Для ответа на этот непростой вопрос было проведено более сотен (если не тысяч!) экспериментов и расчетов, сделано столько же чертежей различных конструкторских решений, из громоздкого «железа» изготовлено множество модификаций камер сгорания различного типа ЖРД (жидкостный реактивный двигатель) и ВРД (воздушный реактивный двигатель).

Результаты превзошли все ожидания, правда, не обошлось без трудоемких, кропотливых и большей частью рутинных исследований. Оказалось возможным, при надлежащей организации процесса горения (ноу-хау!) в этих непростых условиях эффективно сжигать практически любые традиционные газообразные или жидкие углеводородные виды топлив в смеси с газообразным кислородом, воздухом и жидким кислородом в качестве окислителя.

Удалось предсказать и наблюдать (что происходит не так уж часто) не совсем обычный эффект трансзвукового перехода в потоке, при неизменной площади поперечного сечения (чего не бывает в обычной камере, которая не профилирована под сверхзвук). При этом, давление в камере, в зоне поперечных детонационных волн, пульсирует с частотой вращения ПДВ, достигая максимальных значений во фронте, в 3—5 раз превышающих среднее давление в обычных условиях.

Когда человек быстро поднимается в гору, он чувствует, как учащенно начинает биться сердце. Точно так же, чтобы сверхзвуковой лайнер не «схватил инфаркт», не сгорел в течение нескольких секунд от перегрева или не развалился от «фибрилляций», поднимаясь к разным слоям атмосферы, нужно провести очень ответственную работу по определению области существования устойчивой ритмической и непрерывной спиновой ПДВ — сердца двигателя. Вот почему с целью определения области штатных безопасных режимов варьировалась разница давлений в камере сгорания и в окружающей среде. Очень интересным оказалось то, что в камере с расширением канала процесс непрерывной спиновой детонации может протекать устойчиво даже при давлении в камере, меньшем, чем давление окружающей среды. Выявлено было и существенное влияние качества процесса смесеобразования на стабильность скорости ПДВ и устойчивость ее структуры (не считая моментов смены количества детонационных волн) в широком диапазоне соотношений топливных компонентов и разности давлений в камере и во внешней среде [3—5].

Изменение соотношений концентраций компонентов горючей смеси, конфигурации элементов подачи топлива и давлений снаружи и внутри камеры сгорания аппарата приводит к смене скорости ПДВ, образованию сложных режимов суперпозиции 1-2-3 и более волновых структур, а также к их затуханию, усилению и изменению частоты вращения спина.

Все полученные знания совершенно необходимы, прежде всего, для разработки новых типов двигателей летательных аппаратов.

Эпилог, оптимистический и всегда грустный

Все догадываются, что если бы архитектор строил дом по принципу «нарисовал да и живи», то последний непременно рано или поздно рухнул бы, несмотря на то что имеет теоретическое обоснование стоять вечно. При всем том, далеко не каждый знает, что после проведения расчетов обязательно строится макет из различных материалов, втыкается фундаментом в различные грунты и подвергается всевозможным жестоким испытаниям, чтобы оттянуть как можно на более длительное время печальный исход. Неизмеримо более сильные и разнообразные типы нагрузок, не сравнимые даже с земными стихиями, испытывают летательные и космические аппараты.

Несопоставимая стоимость этих двух, надежно защищенных от внешних и внутренних «стихий», проектов и их изделий, соизмеримых разве только по габаритам («земной дом» и «космическая ракета»), отражает несоизмеримость их сложности. Если первый проект может быть профинансирован небольшой группой даже не очень богатых частных лиц, то второй — только в масштабах целого государства. Наличие выделенных крупных инвестиций на аналогичный последний проект в конкурирующих зарубежных государствах требует своевременного выделения не меньших средств и в России.

1. Войцеховский Б. В. Стационарная детонация // ДАН СССР. — 1959. — Т. 129. — № 6. — С. 1254—1256.

2. Зельдович Я. Б. К вопросу об энергетическом использовании детонационного горения // ЖТФ. — 1940. — Т. 10. — Вып. 17. — С. 1453—1461.

3. Быковский Ф. А., Войцеховский Б. В., Митрофанов В. В. Способ сжигания топлива. Патент № 2003923. Заявка № 4857837/06 от 06.08.1990 // Бюллетень изобретений, 1993. — № 43—44.

4. Быковский Ф. А. Высокоскоростной ждущий фоторегистратор // Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. — 1981. — № 2. — С. 85—89.

5. Быковский Ф. А., Ждан С. А., Ведерников Е. Ф. Спиновая детонация топливно-воздушной смеси в цилиндрической камере // ДАН. — 2005. — Т. 400. — № 3. — С. 338—340.

Вся правда про детонацию двигателя, причины возникновения и последствия

В данном случае речь идет о нарушении процесса плавного сгорания топливной смеси в рабочей камере двигателя. Что происходит при детонации? Выделяющаяся тепловая энергия превращается в микровзрыв с образованием ударной волны. Если при штатных условиях пламя распространяется со скоростью почти 30 м/сек, то при детонации этот параметр подскакивает до 2000 м/сек. Как говорится, оцените разницу!

Есть и иные моменты: в штатной ситуации смесь воспламеняется в тот момент, когда поршень чуть-чуть (на 2-3 градуса по углу опережения зажигания) не доходит до ВМТ. Если же мотор детонирует, бензин начинает сгорать еще раньше. В итоге образующаяся после микровзрыва сила начинает давить на поршень, когда он еще не поднялся вверх. Процесс сопровождается характерным металлическим стуком. Последствием подобного развития событий является резкое повышение нагрузок на цилиндро-поршневую группу, коленвал, вкладыши. Это означает, что мощность силовой установки упадет, а расход горючего увеличится.

  1. Причины детонации двигателя
  2. Неправильная эксплуатация двигателя
  3. Зажигание
  4. Калильное зажигание и его влияние на детонацию
  5. Вмешательство в работу ЭБУ
  6. Неверное октановое число бензина
  7. Особенности конструкции
  8. Неисправности датчиков (для инжекторных моторов)
  9. Чем опасна детонация для ДВС
  10. Как избежать детонации

Причины детонации двигателя

Сразу стоит отметить, что описываемый процесс условно принято делить на критический и допустимый. В последнем случае имеется в виду нечастое явление, обнаруживающее себя нерегулярно. Чаще всего такая детонация слышна на малых оборотах и длится короткий промежуток времени. Это характерно для моторов малого (1,4-1,6 л) объема и сравнительно большой мощности: к примеру, 105 л. с., 1,5 л при крутящем моменте 135 Нм.

Критическая детонация свойственна форсированным двигателям, когда через несколько секунд работы мотор может потребовать немедленного капремонта.

Однако откуда берется детонация в обычных силовых установках? Причин несколько.

Неправильная эксплуатация двигателя

Детонация может проявиться и на полностью исправном моторе: например, при затяжном подъеме на неправильно выбранной передаче с одновременным нажатием на педаль акселератора. В таких условиях коленвал просто не может набрать нужные обороты и разогнать машину.

Зажигание

Некоторые автовладельцы делают угол опережения зажигания ранним, чтобы двигатель быстрее реагировал при нажатии на газ. Так оно и получается, но при этом смесь воспламеняется раньше времени и мотор детонирует, противодействуя движению поршня вверх. Кроме того, в рабочей камере начинает образовываться и накапливаться нагар, в результате чего она уменьшается в объеме и перегревается. Иногда отложения тлеют, делая процесс воспламенения смеси неконтролируемым.

Калильное зажигание и его влияние на детонацию

К детонации силовой установки может привести неграмотная замена свечей зажигания, когда эти детали устанавливаются с неверным калильным числом. Речь идет о явлении, похожим на детонацию, но не являющейся таковой. Калильное зажигание – всего лишь следствие раннего воспламенения смеси, в итоге которого мотор может работать некоторое время даже при выключении зажигания.

Читать еще:  Устранить люфт заднего колеса

Вмешательство в работу ЭБУ

Зачастую владельцы машин стараются любыми методами сделать свое детище более экономным. Для этого производят перепрошивку ЭБУ, ее «чиповку» и иные манипуляции с электроникой блока. В итоге смесь обедняется, топлива действительно расходуется чуть меньше. Но при этом неизбежна детонация, приводящая к сокращению эксплуатационного ресурса двигателя.

Неверное октановое число бензина

Если сравнивать с дизелем, в бензиновой силовой установке смесь воспламеняется не от сжатия, а от электрической искры. При большом октановом числе топливо может сильнее сжиматься без появления детонации. Соответственно: использование горючее с низким параметром (отличающимся от требований производителя авто), неизбежно приведет к этому неприятному явлению. Также стоит учитывать, что не всегда этикетка на колонке АЗС соответствует содержимому ее цистерн. Т. е. если вы хотите заправляться качественным топливом, подбирайте соответствующую станцию. А как показывает практика, сделать это можно опытным путем.

Особенности конструкции

Своеобразие силового агрегата также может быть причиной образования детонации. На процесс ее образования влияют:

  • конфигурация камеры сгорания;
  • тип днища поршня;
  • степень сжатия двигателя;
  • наличие (отсутствие) турбонаддува.

Наибольшей степенью сжатия, следовательно, и риском детонации обладают турбированные моторы, работающие на бензине. Здесь топливо с низким качеством, имеющее нештатное октановое число, не только неуместно, но и опасно.

Неисправности датчиков (для инжекторных моторов)

Особенность инжекторных двигателей – наличие элементов, способных контролировать работоспособность системы в любой момент. Ниже рассмотрены датчики, отказ которых ведет к появлению детонации:

  1. Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ). Его неисправность сопровождается провалами мощности и рывками при движении, разгоне, а также «плавающим» холостым ходом. Детонация в этом случае особенно ярко даст о себе знать, когда стиль вождения связан с постоянным «утоплением» педали газа в пол. Стоит заметить: индикатор на панели приборов Check Engine в подобной ситуации чаще всего не загорается.
  2. Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ). Если он неисправен, мотор начнет перегреваться и ЭБУ об этом не будет «знать». Т. е. детонация будет проявляться только в критическом температурном режиме.
  3. Датчик детонации (ДД). Выход его из строя – довольно редкое явление: чаще всего повреждаются подходящие к нему провода. Но если неисправен будет именно ДД, лампочка Check не загорится. Чтобы убедиться в неисправности датчика детонации, пустите и заглушите мотор. Затем снимите любую клемму с аккумулятора и через несколько секунд подсоедините снова. Пустите мотор: если детонация появится, но исчезнет до следующего старта, причина – в датчике. Он же может быть «виноватым», если силовая установка продолжает работать при выключенном зажигании.

Чем опасна детонация для ДВС

Главное последствие детонации – разрушительные нагрузки. В результате ее воздействия ломаются детали КШМ и ЦПГ: поршни, кольца, шатуны, быстро изнашиваются вкладыши – одним словом, элементы, нагруженные в максимальной степени даже при штатной работе двигателя. Другой неприятный момент – повышение температуры. Это вызывает постепенное разрушение зеркала цилиндров, клапанов и пробой прокладки ГБЦ.

Общий итог воздействия температурных и ударных нагрузок, вызванных детонацией, — преждевременный износ двигателя, серьезно сокращающий его моторесурс. Для обычного автовладельца наличие постоянной детонации означает внеплановый капремонт силового агрегата.

Как избежать детонации

Конструкторы постоянно бьются над решением проблемы детонации. Один из предложенных вариантов – применение силовых установок с форкамерно-факельной системой зажигания. Что это за «зверь»? В движках подобного типа применяются две рабочих камеры: предварительная и главная. В первой формируется обогащенная топливо-воздушная смесь, во второй – обедненная. Когда осуществляется воспламенение в предкамере, весь процесс перемещается в основную зону: в итоге детонация исключается.

Простейший способ избежать детонации – езда на сравнительно высоких оборотах, минимальное использование режима работы мотора «в натяг» и диапазоне до 2000 об/мин, что неизбежно ведет к образованию нагара на клапанах и днищах поршней.

Если рассмотреть современные инжекторные двигатели, то в них за описываемым явлением «наблюдает» ЭБУ. Как только пропорции воздуха и горючего в смеси начинают отличаться от нормы, происходит автоматическая корректировка зажигания: т. е. изменяется его угол. Однако бесконечно долго ЭБУ не сможет подстраивать параметры под конкретную ситуацию: постепенно форсунки будут все же засоряться и смесь станет чрезмерно обедненной. Если имеется бортовой компьютер, то он выдаст ошибку Р0324. Это как раз тот случай, когда необходимо проверить чистоту форсунок, т. к. ДД и подходящие к нему провода могут быть исправными.

Но что делать при условии нормальной работоспособности всех вышеперечисленных систем двигателя? Рекомендации просты: следует выбирать топливо, которое рекомендует производитель, и заправляться на АЗС, длительное время зарекомендовавшей себя с лучшей стороны. Тогда не будет необходимости покупать сомнительные присадки, которые согласно надписям на этикетке, якобы повышают октановое число бензина.

К чему приводит детонация двигателя

Процесс, при котором происходит неконтролируемое самовозгорание топливовоздушной смеси в цилиндрах, называется детонация двигателя. Данный дефект является взрывом, он производит разрушительные действия на узлы и детали силовых агрегатов любого вида. В физическом смысле детонация представляет из себя разрушительную взрывную волну, созданную при избыточном давлении и сверхвысокой температуре топлива.

Описание детонации и ее последствий

Во время разгона автомобиля водитель давит на педаль акселератора, топливная смесь, попадая в цилиндры, испытывает воздействие очень высокого давления и температуры. Давление возрастает от перемещения поршня вверх и возгорания топлива от свечи накаливания. Пламя, расползаясь по камере сгорания, генерирует добавочное давление.

Под воздействием сверхвысокой температуры и возросшего давления остатки горючей смеси самовоспламеняются, создавая одну за другой взрывные волны со стремительным возрастанием амплитуды.

Возникает эффект неконтролируемой цепной реакции, в ходе которой пламя на огромной скорости давит на гильзу, обороты двигателя растут до бесконечности — движок идет вразнос, раскручиваясь самопроизвольно. Такую ситуацию трудно взять под контроль.

Последствия детонации двигателя выражены появлением следующих поломок:

  1. Срыв кромок поршней.
  2. Повреждение стенок цилиндров.
  3. Разрыв прокладки головки цилиндров.
  4. Поломка датчика дроссельной заслонки.

При стабильной работе мотора происходит равномерное сгорание топливной смеси с последующей передачей энергии на поршни.

Причины возникновения детонации при включении мотора на холодную

Детонация при запуске двигателя возникает при поступлении в один или несколько цилиндров обедненных топливовоздушных смесей. Причиной обеднения смеси является засоренность специальных распылителей — форсунок.

При появлении засоров, нарушается расчетная величина объема подаваемого топлива. Чтобы установить причину появления засорения, необходимо произвести проверку фильтра грубой очистки, а также фильтров каждой форсунки.

Холодный мотор после прогрева часто восстанавливает свою работу, и детонация двигателя прекращается.

Корректировка работы двигателя при помощи электронного управления

Электронный блок управления (ЭБУ), установленный в автомобилях с инжекторным двигателем, регулирует параметры топливной смеси. При помощи ЭБУ производится коррекция угла опережения зажигания с вынужденным снижением объема впрыскиваемой топливной смеси.

Причины детонации частично исчезают, но в результате подобного регулирования мощность силового агрегата существенно снижается. При высоком уровне засоренности форсунок ЭБУ не всегда может осуществлять компенсирующие функции.

Детонация мотора после прогрева

Причины детонации прогретого мотора:

  • поломан датчик заслонки;
  • использование топлива, имеющего низкое октановое число;
  • неисправность и засор форсунок.

После восстановления или замены датчика заслонки двигатель готов к эксплуатации на любых, в том числе и на повышенных режимах. Узнать, есть ли детонация двигателя, причины ее возникновения на прогретом моторе, можно только под нагрузкой при включенной передаче.

Низкое качество топлива, пониженное значение его октанового числа является одной из основных причин, которые способствуют повышению температуры в камере сгорания и увеличению давления в топливных цилиндрах, приводящих к возникновению взрывов.

Чем выше данный показатель топлива, тем лучше оно противостоит самовоспламенению и детонации. Высокое значение октанового числа бензина — это антидетонационный индекс.

Влияние качества топлива и свечей зажигания

Детонация двигателя также может быть вызвана нарушением хрупкого баланса между двумя факторами:

  • качество свеч зажигания;
  • сила сжатия топлива.

Применение неверно подобранных свечей зажигания, может явиться причиной возникновения детонации в двигателе. Назначение данных приборов состоит в контроле внутренней среды двигателя, от точности срабатывания свечей зависит своевременность и качество сгорания топлива.

При нарушении режима сжигания топлива происходит наращивание температуры в камере сгорания и перегреву элементов силового агрегата, приводящее к детонации. Чтобы устранить появившийся дефект, необходимо сменить имеющиеся свечи зажигания на другой рекомендуемый вид.

Недостаточное сжатие топлива в цилиндрах приводит к неполному сгоранию смеси и прилипанию оставшихся компонентов к стенкам цилиндров в виде нагара. В зависимости от качества бензина и уровня очистки топлива происходит образование отложений нагара, что существенно уменьшает объем цилиндра и вызывает детонацию.

Для уничтожения вредных отложений применяются специальные присадки или производится замена марки топлива на другую.

Устранение детонации мотора

На появление детонации инжекторного двигателя влияют следующие параметры:

  1. Угол опережения зажигания.
  2. Обеднение топливной смеси.

Многих автовладельцев интересует, как устранить детонацию двигателя своими руками. Для того чтобы избавиться от взрывного горения горючих смесей, умельцы часто используют следующие приемы:

  1. Эксплуатация движка на более высоких передачах. При работе на высокой скорости сокращается время сгорания топлива на фоне максимального давления. Разгон автомобиля приводит к снижению вероятности появления детонации.
  2. Замена свечей зажигания.
  3. Увеличение влажности воздуха. Более влажный воздух существенно снижает температуру в камере сгорания.
  4. Использование охладителя воздуха интеркулера для снижения температуры воздуха перед нагнетанием его в цилиндры.
  5. Замена бензина на топливо, имеющее более высокое октановое число.
  6. Перемещение трамблера для изменения угла опережения зажигания в сторону уменьшения для стабильной работы карбюраторного двигателя на холостых оборотах.
  7. Торможение двигателя для опережения момента зажигания.

Применение метода корректировки положения трамблера используется на короткое время, чтобы добраться до ближайшей автозаправки и сменить топливо на более высокооктановый бензин. После этого трамблер необходимо установить в прежнее положение для обеспечения оптимального значения угла опережения.

Бывают случаи, когда автовладельцы осознанно производят корректировку угла опережения зажигания в сторону увеличения, обедняя горючую смесь. В результате происходит повышение динамических характеристик автомобиля, увеличивается крутящий момент. При проведении данной операции существенно возрастает вероятность появления детонации двигателя.

Устранение или уменьшение детонации двигателя является сложной задачей. Чтобы выявить настоящую причину возникновения взрывов внутри мотора, необходимо тщательно изучить принцип работы силового агрегата и понять, что способствует их появлению.

Признаки появления детонации движка

В результате ударных нагрузок, возникающих при взрывах, появляются характерные звуки в виде звонкого стука, изменяется состав и цвет выхлопных газов, детали двигателя получают серьезные дефекты. Кроме ярких шумовых эффектов, имеются внешние признаки появления детонации:

  • кратковременный выход черного дыма из выхлопной трубы;
  • уменьшение температуры отработавших газов;
  • кратковременная потеря мощности двигателя;
  • потеря управления работой двигателя вследствие ее неустойчивости;
  • критический перегрев элементов движка.

Элементы, входящие в состав силового агрегата, изготовлены с расчетом на работу при определенных значениях температуры и давления. Ударные нагрузки, возникающие при детонации, превышают все допустимые значения.

Детонационный эффект является наиболее опасным для транспортного средства. Он может возникнуть при неравномерном распределении воздуха и топлива внутри цилиндров, что приводит к внезапным неконтролируемым взрывам.

Для своевременного выявления данного дефекта нужно регулярно контролировать появление посторонних звуков и постукиваний, исходящих со стороны силового агрегата транспортного средства. Именно источники этих звонких сигналов нужно выявить и немедленно убрать причину их возникновения.

Детонация является потенциальной опасностью для движка, поэтому ее нужно постоянно держать под контролем. Она не должна присутствовать при нормальной работе двигателя. Даже небольшой шум в двигателе необходимо постоянно исследовать и убирать причины, вызвавшие его.

Что такое детонация двигателя?

В процессе эксплуатации транспортного средства водители сталкиваются с различными неисправностями. Если вы слышите гулкий стук из двигателя с сильными вибрациями, это может быть детонация топливно-воздушной смеси. Причину неисправности необходимо искать сразу же, поскольку дальнейшее использование автомобиля может привести к весьма плачевным последствиям в виде разрушенных взрывом поршней и стенок цилиндров, поврежденных шатунов и коленчатого вала. Почему же возникает детонация, как ее устранить и избежать в будущем?

Почему возникает детонация в двигателе?

Мы уже описывали на нашем портале vodi.su принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Топливо, смешиваясь во впускном коллекторе с воздухом, впрыскивается через форсунки в камеры сгорания четырехтактного двигателя. За счет движения поршней в цилиндрах создается высокое давление, в этот момент поступает искра от свечи зажигания и топливно-воздушная смесь воспламеняется и толкает поршень вниз. То есть, если двигатель работает нормально, правильно настроен механизм газораспределения, а цикл сгорания ТВС происходит без перебоев, в нем происходит контролируемое сгорание горючего, энергия которого и заставляет вращаться кривошипно-шатунный механизм.

Однако, при определенных условиях, которые мы рассмотрим ниже, детонации происходят раньше времени. Детонация, говоря простым языком, — это взрыв. Взрывная волна бьет по стенкам цилиндров, отчего вибрации передаются на весь мотор в целом. Чаще всего такое явление наблюдается либо на холостых оборотах, либо при усилении давления на акселератор, в результате чего дроссельная заслонка открывается шире и через нее подается увеличенный объем горючего.

  • резкое повышение температуры и давления;
  • создается ударная волна, скорость которой составляет до 2000 метров в секунду;
  • разрушение элементов двигателя.

Отметим, что из-за нахождения в ограниченном пространстве длительность существования ударной волны менее тысячной доли секунды. Но всю ее энергию поглощает двигатель, что приводит к более быстрой выработке его ресурса.

В качестве основных причин возникновения детонации в двигателе называют следующие:

  1. Использование топлива с низкооктановым числом — если по инструкции нужно заливать Аи-98, от заливки А-92 или 95 откажитесь, так как они рассчитаны на более низкий уровень давления, соответственно будут детонировать преждевременно;
  2. Раннее зажигание, изменение угла опережения зажигания — существует предубеждение, что взрывная волна при раннем зажигании придаст динамики, что в какой-то мере соответствует истине, но и последствия такого «улучшения динамических характеристик» не самые приятные;
  3. Калильное зажигание — из-за накопления на стенках цилиндров нагара и отложений ухудшается отвод тепла при помощи системы охлаждения, цилиндры и поршни разогреваются настолько, что ТВС самопроизвольно детонирует при контакте с ними;
  4. Обедненная или обогащенная ТВС — из-за понижения или повышения пропорций содержания воздуха и бензина в ТВС изменяются ее характеристики, данный вопрос мы также рассматривали ранее более детально на vodi.su;
  5. Неправильно подобранные или отработавшие свой ресурс свечи зажигания.

Наиболее часто с детонациями и стуке в двигателе сталкиваются водители автомобилей с большим пробегом. Так, из-за отложений на стенках цилиндров изменяется объем камеры сгорания, соответственно, повышается степень сжатия, что создает идеальные условия для преждевременного возгорания ТВС. В результате детонаций прогорает днище поршней, что приводит к падению компрессии, мотор начинает больше потреблять масла и горючего. Дальнейшая эксплуатация становится попросту невозможной.

Методы устранения детонации в двигателе

Зная причину неисправности, устранить ее будет гораздо легче. Но бывают и не зависящие от автовладельцев причины. Например, если ваша машина работала нормально, а после очередной заправки на АЗС начался металлический стук пальцев, проблему нужно искать в топливе. При желании владельцев АЗС через суд можно принудить к полному возмещению ущерба.

Если машина длительное время эксплуатируется без существенных нагрузок, это приводит к накоплению нагара. Дабы избежать этого, хотя бы раз в неделю следует выжимать максимум со своего авто — разгоняться, повышая нагрузку на двигатель. При таком режиме поступает больше масла на стенки и весь шлак очищается, при этом из трубы идет сизый или даже черный дым, что вполне нормально.

Обязательно проверьте настройки системы зажигания, правильно подберите свечи. На свечах ни в коем случае нельзя экономить. Заливайте качественное масло и топливо у проверенных поставщиков. Если же эти методы не помогли, необходимо отправляться на СТО и проходить полную диагностику силового агрегата.

Двигатель детонирует во время разгона: как распознать детонацию и что делать в этом случае

Начнем с того, что ряд неисправностей двигателя опытные автомеханики и сами водители могут определить по звуку работы ДВС. Как правило, появление «звона» при резком нажатии на газ на повышенных передачах или «бубнящий» звук после выключения зажигания не сильно пугает начинающих автолюбителей, однако зачастую это звук детонации двигателя.

Читать еще:  Как закрепить сетку на решетку радиатора

При этом в ряде случаев такие звуки поголовно списывают на стук поршневых пальцев. Однако важно понимать, что зачастую дело не в пальцах, а в детонации, которая в скором времени может обернуться серьезными неприятностями и дорогостоящим ремонтом мотора.

Нужно учесть, что поршневые пальцы обычно стучат на сильно изношенных моторах, в которых уже давно имеются проблемы с поршнями, кольцами и т.д. При этом звонкие постукивания в относительно «свежем» силовом агрегате с нормальной ЦПГ никак не являются звуками ударов металла по металлу.

В этом случае металлический звон появляется в результате нарушения процесса сгорания топлива в цилиндрах. Далее мы поговорим о том, по каким причинам возникает детонация двигателя на холостых оборотах, при резком нажатии на педаль газа в движении и т.д. Также мы рассмотрим, что делать водителю для сохранения моторесурса и самого ДВС в исправном состоянии.

Детонация двигателя: основные признаки

Итак, детонация представляет собой неконтролируемый хаотичный процесс сгорания топлива, который больше похож на взрывы в цилиндре. Причем эти условные взрывы происходят несвоевременно (например, на такте сжатия, когда поршень еще движется вверх). В результате ударная волна и высокое давление становятся причиной сильнейших нагрузок на элементы ЦПГ и КШМ, буквально разрушая мотор.

Детонацию определяют не только по звуку, но и по ряду других признаков. Прежде всего, двигатель теряет мощность при нажатии на газ, также мотор может немного дымить в момент резкого нажатия на педаль акселератора серовато-черным дымом. Обычно сильная детонация сопровождается перегревом двигателя, на холостых и под нагрузкой работа ДВС может быть крайне неустойчивой, скачут обороты и т.д.

Почему возникает детонация в цилиндрах двигателя

Специалисты выделяют несколько главных причин, по которым топливо детонирует в двигателе.

  • Прежде всего, стоит сразу выделить использование низкооктанового бензина в агрегатах с высокой степенью сжатия. Если просто, октановое число бензина (
    АИ-92, 95 или 98) фактически указывает на его детонационную стойкость, а не на качество, как многие ошибочно полагают.

Использование топлива с неподходящим октановым числом для конкретного двигателя закономерно приводит к тому, что топливно-воздушный заряд детонирует при сильном сжатии. Еще добавим, что простые двигатели, которые не имеют ЭСУД и датчика детонации, подвержены большему риску.

  • Закоксовка двигателя. Важно понимать, что современные моторы не только на иномарках, но и на отечественных авто сильно отличаются от аналогов времен СССР. В двух словах, если моторы на модели «Москвич» 2141 имели степень сжатия около 7 единиц и нормально работали на любом топливе, то сегодня агрегаты имеют от 9 до 11 и более единиц.

При этом уменьшение физического объема камеры сгорания в результате образования слоя нагара приведет к тому, что топливный заряд в цилиндре будет сжиматься сильнее, при этом появляется детонация. Если к этому добавить и низкое качество топлива на отечественных АЗС, тогда риски еще более возрастают.

  • Нарушение процесса смесеобразования. В этом случае может начать детонировать слишком «богатая» смесь, в которой много топлива по отношению к количеству воздуха.

Отметим, что такая детонация может быть кратковременной и часто остается незамеченной для водителя, однако об отсутствии вреда для двигателя при этом говорить никак нельзя.

  • Угол опережения зажигания (УОЗ). Простыми словами, угол зажигания определяет, в какой момент будет подана искра в камеру сгорания. Если учесть, что в норме топливо не взрывается, а горит, тогда становится понятно, что процесс сгорания также занимает некоторое время.

При этом важно сделать так, чтобы максимум давления газов на поршень, которые образуются в результате сгорания порции топлива, приходился именно на момент рабочего хода поршня. Только так можно эффективно передать через поршень энергию расширяющихся газов на коленвал.

Для этого искру можно подать немного раньше того момента, пока поршень дойдет до верхней мертвой точки (ВМТ). За это время топливо успеет воспламениться, а расширение газов и рост давления на поршень как раз произойдет в тот момент, когда поршень уже достигнет ВМТ и затем пойдет вниз.

При этом нужно понимать, что неправильная регулировка УОЗ (сдвиг момента воспламенения ближе к ВМТ), когда смесь воспламеняется практически тогда, когда поршень уже поднялся верхнюю мертвую точку, часто становится причиной появления детонации. Опять же, традиционно добавим к этому еще и низкое качество топлива.

  • Конструктивные особенности камеры сгорания. Бывает так, что некоторые двигатели изначально склонны к детонации. В ряде случаев причиной является само устройство камеры сгорания, реализация ее охлаждения и т.д.

Еще виновником могут оказаться и поршни, у которых отмечен неудовлетворительный тепловой баланс (например, днище поршня утолщено ближе к центру, что заметно ухудшает качество отведения избытков тепла). Так или иначе, но риск возникновения детонации на подобных моторах намного выше.

  • Перегрев двигателя. Если обратить внимание на предыдущий пункт, становится понятно, что повышение температуры в камере сгорания является причиной детонации. Вполне очевидно, что снижение эффективности работы системы охлаждения может привести к тому, что двигатель перегревается.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое датчик детонации двигателя. Из этой статьи вы узнаете о назначении, устройстве и принципах работы указанного элемента.

В подобных условиях вполне вероятно возникновение детонации, при этом сама детонация также дополнительно приводит к локальным и общим перегревам. По этой причине детонация мотора в результате неисправной системы охлаждения особо опасна, так как силовой агрегат может быть не только сильно поврежден, но и в дальнейшем не подлежать восстановлению.

Как устранить детонацию двигателя

Итак, рассмотрев основные причины детонации мотора и разобравшись с тем, что это такое, можно перейти к тому, как избавиться от этого явления. Начнем со старых ДВС. В самом начале следует исключить перегрев мотора, а также заправку некачественным или неподходящим топливом, проверить свечи зажигания.

Далее, если на двигателе не установлен датчик детонации, тогда проявление ее признаков указывает на необходимость регулировки УОЗ. Для этого нужно уменьшить угол опережения зажигания, покрутив трамблер. Главное, добиться того, чтобы двигатель стабильно работал в режиме холостого хода.

Решение является временным, так как долго с уменьшенным углом зажигания ездить нельзя (прогорят выпускные клапана в результате роста температуры отработавших газов), но добраться до сервиса своим ходом вполне реально.

Однако во время езды нужно постоянно следить за тем, чтобы в двигателе не было характерного «звона». Еще на старый ДВС можно установить так называемый электронный октан-корректор, чтобы избежать манипуляций с трамблером. Еще добавим, как показывает практика, многие владельцы карбюраторных авто предпочитают установить электронное зажигание.

Что касается более современных двигателей, на инжекторных агрегатах штатно реализованы решения, позволяющие избежать или свести к минимуму риск детонации. Речь идет о датчике детонации двигателя (ДД), который фиксирует ее возникновение. Затем соответствующий сигнал поступает на ЭБУ.

Рекомендуем также прочитать статью о том, какие последствия для двигателя возникают после перегрева мотора. Из этой статьи вы узнаете о возможных повреждениях силового агрегата в результате перегрева двигателя той или иной степени.

Затем блок управления самостоятельно корректирует угол опережения зажигания с учетом тех данных, которые были получены от ДД. При этом возможность такой корректировки составляет, в среднем, сдвиг угла на 2 – 5 градусов. Если же избавиться от детонации таким способом не удается, ЭБУ фиксирует ошибку и прописывает к себе в память, на панели приборов может загореться «чек», двигатель переходит в аварийный режим и т.д.

То же самое происходит и тогда, когда сам датчик детонации вышел из строя или топливо оказалось слишком неподходящим, то есть контроллер попросту не способен убрать детонацию путем запрограммированного сдвига угла опережения зажигания.

Становится понятно, что в этом случае водителю на начальном этапе нужно начать с проверки датчика детонации, а также считать ошибки из памяти ЭБУ. Сделать это можно в рамках компьютерной диагностики двигателя. Также проверку можно выполнить и самостоятельно (при наличии специального диагностического адаптера-сканера в разъем OBD и смартфона/планшета или ноутбука с предварительно установленным программным обеспечением).

Диагностика двигателя по свечам зажигания

Как проверить работу двигателя по свечам зажигания. Основные признаки неисправностей мотора: появление черного, серого, красного и белого нагара на свечах. Читать далее

Как определить раннее или позднее зажигание

Признаки для определения правильности выставленного угла опережения зажигания. Последствия некорректно настроенного УОЗ, способы выставления зажигания. Читать далее

Что такое датчик детонации двигателя

Назначение и устройство датчика детонации. Главные причины возникновения детонации, виды и принцип работы датчика. Читать далее

Детонация двигателя: что это такое?

Почему топливно-воздушная смесь детонирует в камере сгорания. Причины, вызывающие детонацию. Последствия детонационного сгорания топлива в цилиндрах ДВС. Читать далее

Последствия перегрева двигателя автомобиля

Почему возникает перегрев двигателя. Чего ожидать водителю и какие поломки могут возникнуть, если двигатель перегрелся. Что делать в случае перегрева ДВС. Читать далее

Основные неисправности системы охлаждения двигателя

Распространенные поломки системы охлаждения мотора: водяной насос, термостат, радиатор, вентилятор охлаждения и другие. Как самому определить причины. Читать далее

Что такое детонация?

Статьи — Что такое детонация?

С таким понятием как «стук пальцев» знаком, наверное, каждый отечественный автомобилист, независимо от того, профессионал он или любитель. Однако мало кто знает, что в действительности за этим скрывается не стук поршневых пальцев, а такое явление как детонация. Объяснить почему так произошло можно следующим образом. В старые времена в двигателях стучали действительно поршневые пальцы. Под действием больших температур и знакопеременных нагрузок из-за низкой прочности и твердости деталей появлялись зазоры в посадочных местах поршневого пальца, которые и являлись источниками стука. Сейчас же благодаря использованию качественных сталей и более высокоточным методам обработки деталей этот недостаток удалось устранить. Только вот название («имя») его осталось прежним, скрывая такое явление как детонация.

Признаки детонации
Детонацию очень легко определить на слух — она, как правило, проявляется в виде звонкого металлического стука. Кроме того, ее сопровождают и заметное снижение мощности, перегрев и неустойчивая работа двигателя, кратковременное появление черного дыма из выхлопной трубы, снижение температуры отработавших газов.

Что такое детонация?

Детонация — это самовоспламенение горючей смеси в камере сгорания, которое имеет характер взрывной волны. Наиболее часто она появляется при резком повышении нагрузки, например, при резком ускорении или же при движении на подъем. В этой ситуации водитель, как правило, со всей силой жмет на педаль газа, чем обеспечивается подача богатой смеси в цилиндры двигателя. Попав в цилиндры и заполнив все его объемы, на богатую горючую смесь начинают воздействовать высокие температура и давление. Высокое давление в камере сгорания создается по двум причинам: во-первых, при такте сжатия поршень движется вверх и сжимает горючую смесь, т.е. повышает давление, во-вторых, после воспламенения основной части горючей смеси волна пламени, распространяясь по всей камере сгорания, создает фронт высокого давления, который также способствует повышению давления.

Под воздействием высоких давления и температуры в местах скопления несгоревшей горючей смеси образуются активные соединения (перекиси, альдегиды, спирты и т.д.). Достигнув критической величины, между этими соединениями начинают возникать цепные окислительные реакции, которые в итоге приводят к самовоспламенению смеси, имеющей к тому же взрывной характер. В месте взрыва происходит значительное повышение температуры и образование взрывной волны, фронт пламени которой распространяется со скоростью 1000 — 2300 м/с. Для сравнения, скорость распространения фронта пламени при нормальном сгорании горючей смеси — 20-30 м/с. Двигаясь с такой огромной скоростью взрывная волна ударяется о стенки цилиндров и камеры сгорания, при этом образуя все новые очаги самовоспламенения. В результате таких процессов в цилиндрах появляется большое количество взрывных волн, которые являются источником возникновения колебательных процессов в цилиндрах, вызывающих вибрации двигателя.

Что касается звонкого металлического стука, называемого в народе «стуком пальцев», а в теории двигателей — детонацией, то он появляется именно в результате многократно повторяющихся ударов взрывных волн о стенки цилиндров.

Последствия детонации

Бытует мнение, что увеличение давления за счет роста скорости распространения фронта пламени должно положительно отразиться на повышении мощности двигателя. На самом же. деле все происходит наоборот. Взрывные волны «живут» очень мало — меньше 0,0001 с, и на столько же времени происходит повышение давления на поршень, поэтому повлиять на повышение мощности за столь короткий промежуток времени они просто не успевают. А вот чтобы принести огромный вред этого времени, к сожалению, достаточно.

Ударяясь с огромной скоростью о стенки цилиндров, взрывная волна разрушает масляную пленку, которая предохраняет детали цилиндро-поршневой группы от сухого трения и коррозионного износа под воздействием активных элементов продуктов сгорания. Давление фронта взрывной волны достигает величины более 70 кгс/см2, что может привести к механическим повреждениям деталей двигателя. При наличии ударных волн резко возрастает отдача тепла от сгоревших газов к стенкам цилиндров, что вызывает перегрев двигателя. А перегрев, в свою очередь, становится причиной разрушения некоторых деталей двигателя: прокладки между головкой и блоком, обгорания кромок поршней, свечей зажигания. В сумме все эти негативные влияния приводят к значительному уменьшению моторесурса двигателя.

Кроме механических повреждений, детонация несет в себе и ухудшение эксплуатационных показателей работы двигателя, о которых мы уже упоминали, — снижается мощность двигателя, повышается расход топлива.

Факторы, влияющие на появление детонации

Появлению детонации способствуют много факторов, и все они имеют одну общую черту — уменьшают задержку самовоспламенения несгоревшей части горючей смеси, удаленной от свечи зажигания или, проще говоря, в камере сгорания создаются благоприятные условия для более быстрого протекания окислительных реакций горючей смеси. Итак, появлению детонации способствуют следующие факторы:

  1. Состав горючей смеси. Так, богатая смесь, имеющая соотношение воздух — топливо, равное 9,0, при попадании в камеру сгорания под действием высокого давления и температуры формирует в ее отдаленных уголках очаги возникновения окислительных реакций, которые являются (источниками самовоспламенения — детонационного сгорания топлива.
  2. Угол опережения зажигания. Его увеличение приводит к сдвигу пика максимума давления в процессе сгорания горючей смеси ближе к верхней мертвой точке (ВМТ), из-за чего происходит увеличение давления в камере сгорания. А увеличение давления, как мы уже знаем, входит в число основных виновников «рождения» детонации.
  3. Октановое число топлива. Чем ниже октановое число топлива, тем больше вероятность детонационного сгорания горючей смеси. Объясняется это ростом химической активности топлива к окислению при снижении его октанового числа. Именно поэтому мы наиболее часто и слышим «стук пальцев» при использовании 92-го бензина в двигателях, которым рекомендуется бензин с октановым числом 95 и более.
  4. Степень сжатия. Для начала напомним: степень сжатия — это отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания. Увеличение степени сжатия приводит к повышению давления и температуры в камере сгорания и, естественно, к созданию благоприятных условий для детонационного сгорания топлива. По этой причине для всех двигателей с высокой степенью сжатия должен использоваться бензин с большим октановым числом.
  5. Конструкционные недостатки. К ним можно отнести:
  • более плохие условия охлаждения несгоревшей, удаленной от свечи зажигания части горючей смеси;
  • замедленный процесс догорания смеси из-за неудачной конструкции камеры сгорания;
  • плохой отвод тепла от центра поршня к стенкам цилиндра, например, из-за выпуклой конструкции днища поршня, где теплу требуется пройти больший путь, чем при плоской конструкции днища;
  • большой диаметр цилиндров с одной стороны ухудшает отвод тепла, с другой — камера сгорания получает большее количество удаленных от свечи зажигания зон, чем увеличивается вероятность появления очагов детонационного сгорания горючей смеси.

Заключение

Краткий итог своими словами: при штатной работе бензинового двигателя воспламенение смеси происходит в строго определенный момент времени с помощью свечи зажигания. Этот момент определяется блоком управления двигателем. Детонация же — это спонтанное неуправляемое воспламенение смеси, своего рода микровзрыв, который приводит к нарушению нормальной работы двигателя и, впоследствии, к серьезным неисправностям.

Если для вашего двигателя допустимо использование и 92-го и 95-го бензина, то после прошивки необходимо использовать только 95-й во избежание появления детонации. Если же в паспорте указано «топливо с октановым числом не ниже 95», то, даже на заводской прошивке, использование 92-го бензина приведет к раннему выходу двигателя из строя…

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector