Двигатель детонирует причины: 403 — Доступ запрещён – Детонация двигателя: причины, способы устранения | SUPROTEC

Детонация в двигателе — причины и следствия — журнал За рулем

Когда наши деды, ездившие на автомобилях с карбюраторными моторами, слышали непонятные позвякивания в двигателе, они солидно констатировали — мол, пальцы стучат! На самом деле речь шла об обыкновенной детонации. А дожила ли она до наших дней?

На карбюраторных автомобилях детонация была нередкой гостьей. Более того, ее появление порой было даже желанно! Ниже расскажу, как ее использовали для достижения оптимальной регулировки двигателя.

Пальчики стучат?

Давайте определимся, что же такое детонация и что ее вызывает.

Материалы по теме

Все, кто хоть когда-то слышал о гражданской обороне и о защите от ядерного взрыва, помнят, что одно из воздействий такого взрыва — ударная волна. Кстати, с ударной волной мы сталкиваемся и при пролете сверхзвукового самолета. Короче, это волна, распространяющаяся в некой среде (в нашем случае — в воздухе) со скоростью звука. Встречаясь с любым препятствием — будь то стена или наши барабанные перепонки — она создает ощутимый удар. Напомним, что скорость звука в воздухе обычно принимается равной 330 м/с.

Теперь отправимся на экскурсию в цилиндр двигателя — в тот момент, когда происходит воспламенение рабочей смеси. Если сгорание идет обычным порядком, то скорость распространения фронта пламени и, соответственно, нарастания давления невелика (обычно до 50 м/с). Но бывает, что создаются условия для сгорания с более высокими скоростями. Нарастание давления происходит со скоростью звука в данной среде. А это уже значительно бóльшие величины, чем на открытом воздухе, потому что температура в цилиндре заметно выше. Не буду грузить формулами, но поверьте, что скорость звука растет пропорционально температуре.

Так вот, если фронт пламени распространяется со скоростью звука, то ударная волна, имеющая значительную энергию, как раз и заставляет детали двигателя издавать те звуки, которые мы называем детонационными стуками. Вообще, самое короткое и правильное определение детонации — это «сгорание во фронте ударной волны». Звук издают при этом, конечно, не поршневые пальцы. Для этого нужны настолько большие зазоры, что если бы они были, пальцы и на нормальных, рабочих режимах очень быстро разбило. Характерный звук издают стенки камеры сгорания, соприкасающиеся с резкой волной давления. Можно ли этого избежать? Можно.

Поворотом прерывателя распределителя зажигания можно было и добиться сильнейшей детонации, и полностью ее ликвидировать.

Поворотом прерывателя распределителя зажигания можно было и добиться сильнейшей детонации, и полностью ее ликвидировать.

Опережаем зажигание

Как раньше регулировали угол опережения зажигания? Для этого изменяли начальный угол установки прерывателя — распределителя. Не вдаваясь в конструкцию этого довольно сложного и капризного узла с центробежным и вакуумным регулятором, заметим, что начальная его установка очень влияла на мощностные и экономические характеристики двигателя.

Так вот, следовало установить зажигание настолько ранним, насколько это возможно, но не доводя дело до сильной детонации. Поэтому и проверяли регулировку обычно на ходу: полностью прогретый двигатель, скорость 40 км/ч, четвертая передача, педаль газа в пол. При этом должно было раздаться всего несколько детонационных стуков, напоминавших звонкие

Причины детонации двигателей ВАЗ и способы их устраненияAutoRemka

Отличительная особенность Волжского Автозавода заключается в том, что на протяжении не одного десятка лет, начиная с самой первой своей модели жигулей (ВАЗ-2101), прототипом которой являлся итальянский «Фиат» и, заканчивая последними версиями, автомобили с конвейера сходят исключительно с бензиновыми ДВС.

Для обеспечения нормальной работы любого бензинового двигателя необходимо соблюдение целого ряда факторов, как то:

• соблюдение правильной пропорции воздушно-топливной смеси;
• хорошее качество бензина;
• правильный угол опережения зажигания;
• состояние ЦПГ.

Если хотя бы один из приведенных выше пунктов не соответствует норме, двигатель может начать детонировать.

Что такое детонация

При нормальной работе ДВС сгорание ТС происходит плавно, перетекая из одного этапа в другой. Нарушение этого процесса провоцирует мини-взрывы, от которых двигатель начинает работать толчками. Такое нарушение и называют детонацией. Если автовладелец не придает значения таким толчкам и вовремя не предпринимает мер по ликвидации проблемы, для двигателя ВАЗ все может закончиться весьма плачевно – от быстрого разрушения деталей ДВС до самовозгорания даже после того как зажигание будет выключено. Теперь немного подробнее об этапах сгорания топлива – назовем их фазами (1,2,3):

1. Началом процесса становится момент зажигания ТС. Формируется фронт пламени, давление внутри цилиндра возрастает под воздействием выделяемого тепла. В этот момент первая фаза заканчивается. Длится  она всего от 0,5 до 1 миллисекунды и за это время успевает сгореть лишь 2-3% топливной смеси, поступившей в цилиндр. Также этот отрезок по времени соответствует повороту коленвала на 10-30 градусов. Чтобы тепло выделялось своевременно, разряд тока подается на электроды свечи в самом конце хода сжатия (угол поворота коленвала 20-55 градусов). Называется он углом опережения зажигания.
2. Основная фаза, в ходе которой пламя распространяется внутри камеры сгорания. Начинается она в момент окончания первой и заканчивается при достижении наивысшего давления в цикле. Длится эта фаза примерно 1-1,2 миллисекунды (25-30° поворота коленвала). Этого времени достаточно для выделения 75-85% тепла. К концу фазы градус рабочего тепла возрастает до 2300К, давление –  до 3,5-5 Мпа. Поскольку к концу 2-й фазы процесс сгорания ТС не завершен, температура газов продолжает повышаться.
3. На этом этапе происходит медленное догорание ТС. В этот момент достигается наивысшее давление цикла. У стенок КС теплоотвод усиливается, турбулентность ослабевает, и догорание топливной смеси происходит в условиях пониженного содержания кислорода, что собственно и объясняет замедление горения. Границы окончания третьей фазы размыты, поэтому ее длительность можно выразить весьма условно – от 1 до 1,5 миллисекунд или 20-35 градусов угла поворота коленвала.

На последнюю фазу приходится 10-15 % выделения тепла. В общей сложности за время сгорания топлива выделяется от 80 до 91% тепла, а оставшиеся 9-20% приходятся на теплоотдачу сквозь стенки цилиндра и неполноту сгорания. Температурный максимум в третьей фазе равен приблизительно 2300-2600 К.

Детонация может возникнуть во время перехода процесса сгорания ТС из 2-й фазы в 3-ю. Увеличивающиеся на второй фазе температура и давление провоцируют в несгоревшей топливной смеси быстротекущие химические реакции, которые приводят к ее воспламенению. Реакция проходит молниеносно, подобно взрыву, при котором всегда присутствуют разрушительной силы ударные волны. Они то и способствуют разрушению находящихся у стенок слоев газов.

В этот момент резко повышается уровень теплообмена, из-за чего все детали ЦПГ испытывают короткий, но сильный перегрев. Кроме газов разрушительную силу ударных волн испытывает на себе и масляная пленка, покрывающая стенки цилиндров. В итоге между ними и кольцами возникает трение.

Кроме того, эффект детонации механически воздействует на элементы ЦПГ – ударные нагрузки приходятся и на клапана, и на нижнюю часть поршней, и на стенки цилиндров. Все это приводит к их повреждению.

Причины возникновения

Такая взрывная реакция может возникнуть в любом из ДВС, независимо от модели ВАЗ, будь то 2101 или 2114. Ниже мы приведем список основных причин детонации, возникающей в двигателях автомобилей ВАЗ:

1. Нарушение соотношения кислорода и бензина в топливной смеси. Если количество О₂ превышает положенную норму, то в отдельных местах камеры сгорания под воздействием высоких температур могут происходить окислительные процессы, которые становятся основной причиной детонации;
2. Увеличение  угла опережения зажигания. В такой ситуации процессы в цилиндрах происходят раньше еще до подхода коленвала к верхней мертвой точке двигателя. Поэтому и возникает как повышенное давление и температура, так и вызванные этим явлением химические реакции.
3. Октановое число – это величина, указывающая на качество бензина. Выше октановое число – лучше качество топлива. Еще в советские времена водители часто прибегали к различным уловкам в целях экономии – делали так называемый топливный компот, смешивая в равных пропорциях бензин марки А-76 и АИ-93. Наиболее продвинутые товарищи использовали специальные присадки, добавление которых в бензин низкого качества, повышало его октановое число. По требованиям завода изготовителя для нормальной работы ДВС в автомобили ВАЗ необходимо было заливать бензин марки АИ-93 (сегодня эту марку уже не выпускают, вместо нее появились АИ-92, АИ-95 и АИ-98, а на смену марке А-76 пришла А-80).

От  октанового числа напрямую зависит скорость воспламеняемости топлива под воздействием давления. Чем ниже этот индекс, тем выше должно быть давление. Таким образом, заливая в бак бензин с октановым числом ниже требуемого, автовладелец нарушает предусмотренный производителем цикл сгорания ТС, что и приводит к детонации.

4. Повышение степени сжатия сверх нормы провоцирует возникновение повышенных температур и давления, что, собственно, и является причиной возникновения нежелательных реакций в камере сгорания.

Все перечисленные причины появления детонации в бензиновых ДВС одинаково актуальны как для карбюраторных, так и для инжекторных топливных систем.

В чем отличие детонации от калильного зажигания

Бывают случаи, когда ДВС автомобиля начинает дергаться (детонировать) после выключения зажигания. Чаще всего такая реакция наблюдается автовладельцами после заправки бензином с более низким октановым индексом. По сути, ДВС продолжает работать даже после того, как прекращена подача искры. Воспламенение ТС происходит уже не от искры, а от чрезмерно разогретых (раскаленных) деталей ЦПГ. Такой эффект называется калильным зажиганием. Понятия эти не следует путать, поскольку причины воспламенения ТС разные.

Последствия и методы борьбы с ними

В ДВС карбюраторного типа детонацию сопровождает металлический стук. Особенно этот звук выражен под нагрузкой. Многие автолюбители путают его со стуком «пальчиков». В действительности же этот звук вызван взрывной волной. Если своевременно не принять соответствующих мер по устранению неполадки, последствия могут быть весьма плачевными для силовой установки авто:

• быстрее изнашиваются элементы цилиндропоршневой группы;
• прогорают поршни;
• разрушаются перемычки между кольцами;
• выгибается шатун;
• подгорают тарелки клапанов;
• может произойти пробой ГБЦ.

Есть несколько способов борьбы с детонацией. Первое и самое главное – ни заправлять автомобиль бензином с октановым числом ниже рекомендованного производителем. Если требуется топливо марки АИ-92, не стоит экономить и заливать А-80. Также старайтесь заправляться на проверенных АЗС.

В случае, когда с качеством бензина все в порядке, а двигатель все равно детонирует, проверьте зажигание и при необходимости настройте угол опережения, повернув трамблер, сделайте его более поздним.

В случае возникновения детонации на ДВС инжекторного типа, кроме железного стука появляются и другие признаки, по которым можно выявить проблему. Но из-за того, что система подачи топлива контролируется блоком управления с применением встроенных датчиков и угол опережения выставляется автоматически, самостоятельно выставить зажигание невозможно.

Появление детонации в инжекторном ДВС отслеживается при помощи встроенного датчика (ДД). Если устройство работает исправно, возникновение детонационного сгорания ТС отслеживается, сигнал передается на ЭБУ (Электронный Блок Управления) и причина устраняется автоматически, путем уменьшения угла опережения зажигания.

Принцип работы ДД

Конструкция всех датчиков детонации идентична. Находящийся в них пьезоэлемент, преображает механическое воздействие в электроток. Исправный прибор вырабатывает слабые электрические импульсы, которые, в свою очередь, проходят через встроенный в него резистор. При детонации вибрация усиливается и дает большую нагрузку на пьезоэлемент. В результате резистор перегорает, сопротивление не оказывается, и импульс проходит на ЭБУ. Блок управления реагирует на возникшую неисправность в системе и дает команду устранить ее. На всех моделях автомобилей ВАЗ, оснащенных ДВС инжекторного типа, установлены одинаковые ДД.

Как выявить неисправность датчика детонации

Выход ДД из строя влияет на работу ДВС следующим образом: ЭБУ, уловив сбои в работе датчика детонации, переводит работу силового агрегата в аварийный режим. При этом автоматически выставляется позднее зажигание, благодаря чему возможность детонационного сгорания исключается полностью. Признаки неисправности ДД на ВАЗ-2110:

• ДВС на холостом ходу работает неравномерно;
• снижается мощность силовой установки;
• увеличивается расход топлива;
• двигатель запускается не сразу;

Налицо признаки позднего зажигания. Такие проявления при неисправности ДД можно наблюдать на всех автомобилях ВАЗ, оснащенных инжекторными движками. Вместе с тем, подобный эффект могут провоцировать и другие датчики. Поэтому следует знать некоторые нюансы, по которым можно определить совершенно точно, что именно послужило причиной нестройной работы двигателя. Как не странно, в большинстве случаев при возникновении проблем с работой ДВС автолюбители упускают из виду то, что причиной может служить именно Датчик Детонации. Проверяется все остальное, а ДД остается без внимания, в то время как именно его стоило бы проверить в первую очередь.

Как проверить ДД

Чтобы проверить датчик детонации на предмет неисправности, нужно знать, где он расположен. Место нахождения ДД зависит от типа ДВС. На 8-клапанных агрегатах датчик находится возле выпускного коллектора и напоминает внешним видом довольно массивную гайку, закрепленную болтом. Сложнее будет обнаружить датчик, а также подобраться к нему в авто оснащенных 16-клапанными моторами. За счет того, что ГБЦ здесь намного мощнее, ДД расположен под выпускным коллектором и осмотреть его можно лишь подняв авто на подъемнике или загнав на смотровую яму.

Вне зависимости от места расположения ДД, схема его подключения всегда идентична, будь то датчик на ВАЗ-2107 или на ВАЗ-2114. Существует 2 способа проверить работоспособность датчика детонации.

Способ первый (с применением тестера):

1. Установите прибор в режим замера сопротивления (уровень до 2 килоОМ).
2. От датчика отсоедините колодку с проводкой.
3. Подключите тестер к контактам ДД.
4. Нанесите по крепежному болту несколько несильных ударов ключом, одновременно с этим следите за показаниями тестера.

После подключения тестера к датчику на дисплее возникает определенное значение, показывающее сопротивление ДД. Когда по крепежному болту датчика наносится удар, это значение должно резко возрасти, затем снова вернуться к исходному, если датчик исправен. Если же ДД вышел из строя – показания на табло тестера останутся при ударе неизменными. Также о неисправности датчика детонации может свидетельствовать увеличение параметров сопротивления при ударе с последующим «зависанием» на месте.

Способ второй – «Разведка боем»:

Этот способ проверки не нуждается в дополнительных измерительных приборах. Вместе с тем, он считается более эффективным:

1. Запустите двигатель и наберите 2000 оборотов.
2. Возьмите рожковый ключ или небольшой молоток с металлической насадкой.
3. Начните наносить по болту датчика удары и одновременно вслушивайтесь в работу ДВС.

Если мотор продолжает работать без изменений – датчик неисправен. При нормальной работе ДД удары распознаются как детонация, на ЭБУ отправляется сигнал и автоматика переключает агрегат в аварийный режим. При этом обороты двигателя снижаются. Как только вы прекратите наносить удары по болту крепления ДД двигатель должен восстановить частоту оборотов. Так должно происходить, если датчик работает нормально.

Замена неисправного датчика детонации

Сразу надо отметить, что вышедший из строя ДД ремонту не полежит. Его можно только заменить. Процедура эта довольно проста. Единственная проблема состоит в труднодоступности датчиков на 16-клапанных моторах. В остальном же все предельно просто. Для работы понадобится лишь подходящий по размеру к крепежному болту рожковый ключ и новый датчик.

Обратите внимание на то что, приступая к откручиванию болта крепления, следует предварительно снять колодку с проводами. Далее, откручиваете крепежный болт, снимаете вышедший из строя датчик, на его место устанавливаете новый и закручиваете болт на место. Присоединяете колодку и работа закончена.

 

Детонация в дизельном двигателе | Дизельный двигатель

Причина детонации

В дизельном двигателе воздух сжимается в цилиндре так сильно, что его температура превышает температуру воспламенения дизельного топлива. Незадолго до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ), в камеру сгорания впрыскивается топливо, которое мгновенно воспламеняется. Если количество впрыскиваемого топлива избыточно велико, в цилиндре возникают сильные ударные волны, вызывающие детонацию.

Способы предотвращения детонации

Громкий звук детонации в большинстве случаев можно услышать при работе холодного дизеля на холостом ходу или с небольшой нагрузкой. В этом виновата большая задержка воспламенения, которая, как известно, уменьшается при увеличении давления и температуры. Детонация во время холостого хода не опасна для двигателя и исчезает при повышении нагрузки.

В двигателях с непосредственным впрыском дизельного топлива в воздух в камере сгорания детонацию можно устранить, уменьшив количество топлива, впрыскиваемого во время задержки воспламенения. Основное количество впрыскивается сразу после начала сгорания. Недостатком является невозможность полностью устранить выброс сажи, которая возникает, если у топлива перед воспламенением недостаточно времени для испарения и смешивания с воздухом. Когда температура и давление высоки и нет достаточного количества воздуха для сгорания, возникает реакция крекинга (расщепления молекул), которая приводит к образованию сажи. Сажа сгорает не полностью и попадает в отработавшие газы.

Детонационное сгорание топлива можно также устранить с помощью разделения камеры сгорания. Дизельное топливо впрыскивается в изолированную полость (предварительную камеру) в головке блока цилиндров.

Рис. Разделенная камера сгорания дизельного двигателя

Из-за недостатка воздуха там может гореть не всякое топливо. Вследствие предварительного сгорания в предварительной камере повышаются температура и давление. Топливо, которое не сгорело, через сужение попадает с большой скоростью в основную камеру сгорания, где и догорает до конца. Вследствие растяжения по времени процесса сгорания детонационный шум подавляется даже при использовании топлива с большой задержкой воспламенения. Правда, при этом наблюдается повышенный удельный расход топлива.

Наряду со способами смесеобразования, когда топливо впрыскивается в воздух, существует метод подачи топлива, разработанный в компании «MAN», при котором дизельное топливо впрыскивается так, что тонкой пленкой оседает на поверхности камеры сгорания. При использовании данного метода детонация не возникает, так как топливо сгорает в том объеме, в котором оно испаряется со стенки и смешивается с воздухом. Двигатели, работающие по данному принципу смесеобразования, называются многотопливными двигателями внутреннего сгорания, так в них можно использовать все виды топлива, от смазочного масла и дизельного топлива до бензина.

Производители горючего также прилагают старания, чтобы устранить детонацию. Дизельное топливо после нефтеперегонки имеет диапазон кипения 160-90 °С. Оно содержит много насыщенных углеводородов, которые легко воспламеняются. Плотность дизельного топлива составляет р — 0,83 г/ см3, а его удельная теплота сгорания Нu ~ 42000 кДж/кг. При добавлении присадок для ускорения сгорания воспламеняемость дизельного топлива еще больше увеличивается. Действие присадок заключается в том, что топливо воспламеняется непосредственно при попадании в горячий воздух, а при повышении температуры задержка воспламенения дизельного топлива уменьшается. Для этого достаточно добавить в дизельное топливо присадки для ускорения воспламенения в количестве 0,1-1 объемного процента.

Определение воспламеняемости дизельного топлива

Воспламеняемость дизельного топлива выражается с помощью цетанового числа (CZ). Оно означает, что дизельное топливо имеет такую же склонность к воспламенению, что и определенная сравнительная смесь из цетана и a-метилнафталина. Легковоспламеняемым реагентом смеси является цетан. Он имеет цетановое число 100, в то время как л-метилнафталин — цетановое число 0. Таким образом, например, цетановое число CZ = 55 означает, что дизельное топливо имеет такую же склонность к воспламенению, что и сравнительная смесь из 55% (объемных долей) цетана и 45% (объемных долей) a-метилнафталина. Воспламеняемость повышается при росте цетанового числа.

Определение цетанового числа выполняется так же, как и определение октанового числа бензина с помощью эталонного двигателя, специально предназначенного для этих замеров. Используются двигатель для оценки детонационной стойкости бензинов по методу компании «BASF» и стандартный двигатель для оценки детонационной стойкости топливных материалов — одноцилиндровые четырехтактные дизельные двигатели с устройством для регулирования конечного давления сжатия. В то время, как в двигателе компании «BASF» конечное давление сжатия регулируется с помощью ограничения впускаемого воздуха, в стандартном двигателе регулировка выполняется путем изменения степени сжатия.

Ниже измерение цетанового числа 1952/54 описывается на примере испытательного двигателя, разработанного компанией «BASF» — четырехтактного дизельного двигателя с вихревой камерой сгорания и системой испарительного охлаждения. Он работаете частотой вращения коленчатого вала приблизительно 1000 мин а тормозной генератор создает момент сопротивления. Сначала в двигатель подается исследуемое дизельное топливо. Впрыскиваемое количество должно быть отрегулировано согласно расходу 8 ± 0,3 см3/мин, а момент впрыскивания — на 20° угла поворота коленчатого вала к верхней мертвой точке. Во впускном коллекторе двигателя установлена дроссельная заслонка, а перед ней — измерительный диффузор. подключенный к вакуумметру. Дроссельная заслонка закрывается, уменьшая тем самым давление сжатия, пока задержка воспламенения дизельного топлива не будет равна 20° угла поворота коленчатого вала к верхней мертвой точке, а горение не начнется точно в верхней мертвой точке поршня. Величина разрежения отображается на дисплее вакуумметра. Воспламеняемость дизельного топлива высока, когда разрежение имеет низкое значение. Тогда через диффузор проходит лишь небольшое количество воздуха, и конечное давление сжатия — низкое.

По окончании измерения дизельного топлива впрыскиваются две сравнительные смеси при тех же условиях. Цетановое число сравнительных смесей должно различаться всего на четыре единицы. Кроме того, цетановое число дизельного топлива должно находиться в диапазоне между цетановыми числами двух сравнительных смесей. На основании зафиксированных показаний вакуумметра цетановое число дизельного топлива рассчитывается посредством линейной интерполяции и округляется до целого числа.

Цетановые числа современного дизельного топлива составляют 50-55 единиц.

Причины возникновения и последствия детонации двигателя авто

Силовая установка автомобиля работает за счет сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах. Процесс горения должен проходить по определенным условиям, чтобы обеспечить максимальный выход энергии с дальнейшим её преобразованием в механическое действие. Одно из нарушений процесса горения топлива — детонация двигателя.

Как проявляется детонация

Возникновение детонации в цилиндрах сопровождается металлическим звоном. При этом сам мотор вибрирует, что передается на кузов, а также запозданием прекращения работы (после отключения зажигания двигатель некоторое время еще работает). Если эти симптомы появились – в цилиндрах двигателя происходит детонационное сгорание.

В бензиновом двигателе топливовоздушная смесь, которая закачана в цилиндры, предварительно сжимается поршнем, что обеспечивает смесеобразование и повышение температуры, которая сказывается на воспламеняемости. Находящуюся под давлением смесь поджигает искра свечи зажигания. При этом образуется фронт пламени, который  распространяется по всему объему от точки воспламенения к краям. Процесс распространения  медленный – 20-30 метров в секунду. Сгорание топлива сопровождается возрастанием температуры внутри цилиндра и  давления, которое и выступает как энергия, преобразуемая в механическое действие.

Детонационное сгорание – процесс, при котором возрастание давления и температуры приводит к появлению окислительных процессов компонентов смеси, что становится причиной возникновения дополнительного очага воспламенения. В результате фронт пламени распространяется быстрее, чем при нормальном горении (скорость распространения пламени превышает 1500 м/сек). Вместо одного очага (от свечи) становится два (второй – самопроизвольный), при этом фронт пламени каждого из них идет навстречу друг другу.

Видео: ДЕТОНАЦИЯ НАГЛЯДНО

В цилиндре от такого процесса происходит взрыв смеси, а не постепенное распространение пламени. Столкновение двух фронтов пламени приводит к увеличению давления и температуры. А это приводит к усилению ударных нагрузок на цилиндропоршневую группу и кривошипно-шатунный механизм, а из-за температуры перегревается мотор.

Детонационное сгорание и калильное зажигание

Детонационное сгорание и калильное зажигание часто путают между собой. Коротко охарактеризовать их можно так: калильное зажигание – самопроизвольное воспламенение смеси от сильно разогретых элементов, расположенных в цилиндре. Детонация – самостоятельное поджигание смеси в результате воздействия давления (при сильном сжатии смеси происходят процессы, приводящие к самовоспламенению).

При этом детонация — процесс, который возникает при резкой смене режима работы двигателя и носит кратковременный характер. Она появиться может при резком нажатии на педаль газа. В результате смесь обогащается, но обороты двигателя еще не соответствуют требуемым. Из-за богатого топливом состава смеси возникает детонационное сгорание, но как только мотор выйдет на нужные обороты, детонация исчезает и процесс горения становится нормальным.

Калильное зажигание – следствие детонации. Если по каким-то причинам детонационное сгорание продлится длительное время, высокая температура, появляющаяся при детонации, разогреет элементы в камере сгорания и самовольное возгорание смеси будет происходить уже от них.

Причины возникновения

Причины появления детонации:

1. Несоответствие пропорций топливовоздушной смеси. Рабочей считается пропорция воздуха к бензину на уровне 14,7 к 1. Если эта пропорция снизится до 9 к 1, то в топливе при сжатии происходят окислительные процессы, воспламеняющие смесь. Это наблюдается при резком изменении режима работы мотора. Но там детонация кратковременна. Длительный же процесс происходит из-за нарушения работы системы питания автомобиля.
2. Несоответствие угла опережения зажигания. Смесь поджигается, пока поршень не пройдет ВМТ. Но при нормальных процессах, пока фронт пламени распространится на весь объем, поршень уже пройдет точку и направится вниз. И в этот момент произойдет повышение давления, которое дополнительно толкает поршень вниз. Если же поджигание смеси происходит постоянно чуть раньше (ранее зажигание), то смесь горит, что сопровождается повышением давления и в дополнение давление создает и поршень, которые еще пока движется вверх. В итоге создаются условия для появления стороннего источника воспламенения.
3. Низкая детонационная устойчивость топлива. Этот показатель характеризует октановое число. Чем оно выше, тем больше бензин «сопротивляется» появлению окислительных процессов при воздействии давления. Это зависит от степени сжатия в цилиндрах силовой установки. Для наглядности эту причину рассмотрим так: степень сжатия мотора составляет 12, и в документации указывается, что требуется бензин с октановым числом не ниже, чем 92. Это указывает на то, что только топливо с таким показателем и выше сможет устоять воздействию давления, которое создаётся в цилиндре. Если в такой мотор залить 80-й бензин, то детонационной устойчивости будет недостаточно, чтобы не самовоспламеняться. Примечательно, что не всегда именно бензин «виноват» в детонации. Если в цилиндры попадает масло, то оно понижает октановое число. В результате даже на 95-м бензине двигатель будет детонировать.
4. Степень сжатия. Она тоже влияет на вероятность появления детонации. Если она  увеличилась, то топливо уже не противостоит воздействию давления. Яркий пример – заливка масла в цилиндры изношенного двигателя перед запуском. Масло повышает давление, что приводит к детонационному воспламенению, и двигатель запускается. Но в таком моторе детонационное сгорание происходит только на начальном этапе – пуске. А вот если степень сжатия повысилась из-за большого количества отложений в цилиндре или попадающего в него масла, то детонация будет постоянной.

Видео: Детонация двигателя и методы устранения в прошивке

Последствия детонации

Воздействия ударных нагрузок и температуры пагубно влияет на элементы ЦПГ, клапанов, свечей.

Ударные нагрузки приводят к:

• интенсивному износу кривошипно-шатунного механизма;
• износу цилиндропоршневой группы;
• разрушению стенок цилиндров и днищ поршней.

Высокая температура  оплавляет днище поршня (вплоть до полного прогорания), подгорают седла и кромки клапанных тарелок, оплавляются свечные электроды, повреждается прокладка ГБЦ.

Где искать причину?

1. Детонация  на всех режимах («виноват» скорее всего некачественный бензин или нарушение угла зажигания). Если мотор «ест» масло, то детонация может происходить и из-за этого.
2. Детонирует на холостых оборотах. Проявляется, если двигатель был под нагрузкой, а затем обороты были сброшены. Детонация из-за смены режима может усиливаться неправильным зажиганием, сильной закоксовкой мотора, неправильным смесеобразованием.
3. Детонирует после выключения зажигания (в этом случае детонация переросла уже в калильное зажигание. Причина кроется в изменении любых условий – зажигания, степени сжатия, топливе).

При появлении детонации в первую очередь обращаем внимание на качество бензина. Благодаря  смене топлива от проблемы избавляемся. Далее уже проверять остальные условия – выставить зажигание, проверить работу топливной системы и т. д.

Если появляется калильное зажигание, то в этом случае помогает раскоксовка мотора.

Причины детонации двигателя после выключения зажигания

Самопроизвольные вспышки горючей смеси в камерах сгорания — явление непросто неприятное, но и пугающее. На самом деле, если разобраться в причинах этого явления и вовремя предпринять адекватные меры, срок службы двигателя можно продлить. Если научиться отличать детонацию от калильного зажигания, то проблему можно решить ещё проще.

Причина детонации двигателя после выключения зажигания

Самопроизвольные вспышки горючей смеси в камерах сгорания

Процесс, который мы называем детонацией, представляет собой неконтролируемое активное сгорание топлива как во время работы двигателя, так и после его остановки.

Если в нормальном режиме воздушно-топливная смесь может сгорать и распространять фронт пламени со скоростью от 25 до 30 м/с, то во время детонационного процесса фронт распространяется со скоростью в 10–15 раз быстрее. А это уже больше похоже на разрушительный взрыв. Тем не менее детонацию часто путают с калильным зажиганием.

Причина детонации двигателя после выключения зажигания

Калильное зажигание возникает в следствии перегрева деталей камеры сгорания, в основном кокса и нагара на днище поршня, свечах и самой камере. Процесс происходит следующим образом: мы выключаем зажигание, но коленвал по инерции продолжает перемещать поршень вниз, всасывая топливо-воздушную смесь. Она воспламеняется не от искрообразования свечи, а от температуры перегретых деталей. Таким образом, процесс горения может продолжаться ещё несколько секунд, иногда до 10–12.

Калильное зажигание, или всё-таки детонация?

Калильное зажигание

Причинами калильного зажигания могут быть:

1. В карбюраторных двигателях подача топлива должна перекрываться сразу после выключения зажигания при помощи экономайзера принудительного холостого хода. Именно он может быть причиной нештатной подачи бензовоздушной смеси из-за подклинивания штока клапана. Это происходит потому, что шток может износиться или закоксоваться. Как правило, проблема устраняется чисткой клапана экономайзера принудительного холостого хода, его заменой.
2. В моторах с инжектором всей системой питания управляет электроника, поэтому причину нужно искать в первую очередь в неисправности датчиков холостого хода, электронном блоке управления двигателем.
3. В дизельных двигателях причиной калильного зажигания может быть неисправность форсунок, топливного насоса высокого давления, которые также подают солярку в камеру сгорания. В дизелях это чаще может происходит из-за изменения степени сжатия в следствии значительных отложений нагара и в этом случае, действительно, стоит говорить скорее о детонации, чем о калильном зажигании.

Детонация, как она есть

Детонация, как она есть

Детонация может наблюдаться по нескольким причинам с похожими симптомами, но последствия могут быть куда печальнее. При детонации неконтролируемо выделяется огромное количество тепла, катализируя процесс сгорания бензовоздушной смеси.

Основные причины детонации

При схожих симптомах, причинами детонации могут служить:

1. Использование топлива с низким октановым числом, меньшей детонационной стойкостью, чем рекомендует завод-изготовитель двигателя. В этом случае детонация возникает по причине несоответствия степени сжатия сорту бензина или солярки — они самопроизвольно загораются без искрообразования, из-за высокой степени сжатия и высокой температуры в камере сгорания. Чтобы избежать детонационных процессов, достаточно заправлять автомобиль бензином именно с таким октановым числом, как указывает производитель.
2. Кроме того, важно и качества топлива, наличие в нём примесей, воды, твёрдых фракций.Слишком раннее зажигание также может вызвать детонацию из-за нарушения температурного режима работы в камере сгорания. В этом случае также рабочая смесь сгорает неконтролируемо, поскольку детали цилиндро-поршневой группы перегреты.
   Несоответствие калильного числа свечей рекомендации завода-изготовителя. В принципе, неправильных свечей не бывает, они просто могут не соответствовать режимам работы конкретного мотора, накаляться и также вызывать детонацию, топливо будет сгорать без искрообразования.
3. Нагар в камере сгорания, на днище поршня, на клапанах приводит к уменьшению объёма камеры сгорания, а это, в свою очередь, увеличивает степень сжатия. В таком случае, даже на хорошем и соответствующем двигателю бензине может наблюдаться детонация. Мотористы называют несколько причин образования нагара, среди которых эксплуатация двигателя в режимах малых нагрузок. Для профилактики возникновения нагара желательно дать мотору периодически поработать под сильной нагрузкой, на высоких оборотах.
4. Перегрев двигателя. Если мы уверены в качестве топлива, в состоянии цилиндро-поршневой группы и в правильно установленном угле опережения зажигания, стоит обратить внимания на систему охлаждения: уровне антифриза, корректности работы термостата, а также качестве охлаждающей жидкости, чистоте радиатора охлаждения, работу электрического вентилятора охлаждения радиатора.

Детонация может привести к поломке двигателя

Любая из перечисленных причин, а тем более, их комплекс, могут вызвать детонацию после выключения зажигания, что может привести к полному разрушению двигателя.

Видео об основных причинах появления детонации двигателя

Заключение

Именно поэтому при появлении первых симптомов детонации необходимо проводить диагностику двигателя и принимать меры по устранению неисправности. Чистого всем бензина и ровных дорог!

Что такое детонация двигателя, датчик детонации ДВС, принцип

Процесс беспорядочного воспламенения горюче-воздушной смеси в рабочей камере цилиндра двигателя внутреннего сгорания называется детонацией.

Содержание статьи:

1. Что такое детонация двигателя.
2. Датчик детонации ДВС.
3. Причины возникновения детонации.
4. Как защитить ДВС от детонации.
5. Как устранить детонацию.
6. Последствия детонации.

 

Что такое детонация двигателя

Такое явления, как детонация ДВС появилась после создания таких двигателей, принцип работы которых основан на создании воспламенении топливно-воздушной смеси в цилиндрах, за счет чего ударной волной происходит толчок поршней и шатунов, которые вращают коленчатый вал мотора.

Хорошая качественная работа двигателя сопровождается воспламенением перемешанного подаваемого топлива с необходимым количеством воздуха. А при детонации двигателя топливная смесь взрывается и работает вне заданного цикла.

А автомобилях старых образцов проверку работоспособности мотора определяли, по большей части, на слух.

 

Датчик детонации ДВС

В современных машинах установлены датчики детонации ДВС, которые имеют возможность контролировать и управлять уровнем опасности, возникающим вследствие беспорядочного самовоспламенения топливно-воздушной смеси.

Принцип работы датчика детонации основан на том, что он фиксирует колебания цилиндров и передает электрический импульс электронному блоку управления (ЭБУ). Дальнейший контроль по предотвращению детонации двигателя берет на себя ЭБУ. Исходя из полученных электрических импульсов, он знает, надо объединить смесь или обогатить, и, следит за углом опережения зажигания. Благодаря датчику детонации ДВС работает экономично при максимальной мощности.

 

Причины возникновения детонации

Ресурс двигателей зависит от правильной эксплуатации. А правильность эксплуатации — это, значит, что при малейших появлениях неполадок, шумов, расхода, ненормальной вибрации сразу принимать меры по их устранению.

Причин детонации ДВС много:

1. Плохой бензин или дизтопливо (для дизелей).
2. Октановой число топлива ниже нормы по ГОСТу.
3. Закупоренные топливный и масляный фильтры.
4. Не рабочие форсунки.
5. Неправильная работа топливных инжекторов.
6. Разрегулирован топливный насос.
7. Неисправный датчик кислорода — лямбда зонд.
8. Свечи зажигания не подходят для этой ДВС конкретной марки и модели авто.
9. Нарушение циркуляции в системе охлаждения.
10. Наличие проблем с управлением двигателем.

 

Октановое число топлива

К частой причине возникновения детонации в ДВС относится — эксплуатация мотора бензином с низким октановым числом.

Октановое число — это показатель степени сжатия. Чем выше октановое число, тем сильнее надо сжать топливо в цилиндре, чтобы оно воспламенилось. Чем ниже октановый показатель, тем меньше требуется компрессии для воспламенения топливно-воздушной смеси.

Современные автомобили с двигателями высокого давления должны эксплуатироваться топливом с высоким октановым числом.

Октановое число является, своего рода, антидетонацией, если компрессия двигателей соответствует заливаемому топливу.

Если залить топливо с малым октановым числом в авто с мощным мотором высокой компрессии, то оно будет сгорать в нем раньше положенного времени, что уже создаст антициклическую работу.

Оптимальная работа двигателя внутреннего сгорания осуществляется за счет нахождения «золотой» середины, то есть, чтобы топливно-воздушная смесь не самовоспламенялась от неправильной степени сжатия, а происходила за счет подачи свечами зажигания искр.

 

Нагар в цилиндрах

Если в цилиндре низкая компрессия, то горючая смесь будет сгорать не полностью, что также приводит к дальнейшим неисправностям — закоксовке. Потом придется делать раскоксовку двигателя своими руками или в сервисе. При образовании слоя нагара на стенках цилиндра, диаметр, соответственно, уменьшается, а компрессия повышается, что приводит к возникновению детонации ДВС.Чем чище топливо, тем дольше межремонтный период ДВС и тем больше времени до капиталки ДВС. По частоте замены топливного фильтра можно определить, какого качества топливо, в основном, используется.

 

Не соответствуют свечи зажигания

Игнорируя рекомендации производителей двигателей и свечей зажигания можно установить не подходящие свечи. Часто, на производителей свечей не обращают внимания, при покупке только разделяют для инжекторных двигателей и для карбюраторных. Свечи, которые не подходят, будут воспламенять горючую смесь в неположенное время, что также приведет к детонации двигателя.

Рассмотренные выше 3 причины возникновения детонации — самые часто встречающиеся, но самые легко устраняемые.

 

Как защитить ДВС от детонации

Защитить двигатель внутреннего сгорания от детонации можно при недопущении вышеперечисленных причин. При обнаружении первых признаков детонации следует принять меры по их устранению.

1. Устанавливать рекомендованные свечи зажигания для конкретного мотора.
2. Заливать соответствующее для автомобиля топливо. Например, по рекомендации завода-изготовителя машины рекомендованным для заправки требуется только бензин с октановым числом 95, но, если заливать 92-й бензин, то может появиться детонация ДВС, потому что компрессии требуется поменьше и воспламеняется быстрее.
3. Своевременно менять фильтры, по мере их загрязнения.
4. Не перегревать мотор.
5. Следить за исправностью датчиков и сигналами бортового компьютера.

 

Как устранить детонацию

Детонацию ДВС, то есть взрывное горение топливно-воздушной смеси в цилиндре можно устранить зная все причины возникновения такого явления.

Убрать детонацию двигателя во время движения можно изменяя скорость и давление. Увеличение скорости уменьшит детонацию, так как максимально создаваемое давление уменьшается и, следовательно, на нагрев смеси уходит меньше времени и уменьшается время сжигания смеси.Если при нагрузке автомобиль начинает детонировать, например, при подъеме на гору начинает слышаться звуки детонации, тогда надо переключить коробку переключения переда на 1-2 ступени ниже, чтобы был запас мощности.

 

Последствия детонации

Как уже было описано выше, детонация — это разрушительная сила, приводящая к сильной вибрации деталей кривошипно-шатунного механизма, головки блока цилиндров и других деталей, непосредственно связанных в работой ДВС.

Что конкретно происходит при детонировании ДВС

При детонации, то есть при взрыве топливно-воздушной смеси в цилиндре, появляется ударная волна, которая разрушает гладкие стенки цилиндра, уничтожает защитную пленку на поверхностях трущихся деталей.

К последствиям детонации относится и перегрев цилиндров мотора, из-за того, что высокой температуры газы нагревают соприкасаемые детали.А при перегреве цилиндров в результате взрыва подаваемого горючего начинают крошиться кромки поршней.

Перегретый двигатель разрушает прокладку головки блока цилиндров, приводит к прогару клапанов газораспределительного механизма, свечи зажигания перегорают, возможно появление микротрещин на самом блоке или головке блока.

Отсюда делаем вывод, что детонация ДВС с сопровождающимися высокими термическими и ударными нагрузками, приводит к разрушению как отдельных деталей, так и двигателя в целом. Эксплуатация автомобиля с детонацией двигателя уменьшает работоспособный ресурс и межремонтный период.

Приобретаем полезные знания по видео: Теория ДВС.

Как детонирует двигатель на видео (шум).

Автор публикации

15 Комментарии: 24Публикации: 322Регистрация: 04-03-2016

По каким причинам может детонировать двигатель автомобиля?

Иногда случается так, что полное нажатие педали газа на автомобиле начинает сопровождаться некоторым посторонним металлическим стуком. Кто-то просто не обратит на него внимания, кто-то обратится за помощью к официальному дилеру своей марки автомобиля, ну а кто-то обязательно обратится к «дяде Васе» из соседнего гаража, который обязательно спишет металлический характер звука на так называемый стук поршневых пальцев, плохой бензин или неопытность и избыточную фантазию самого водителя. Между тем в подобных случаях речь чаще всего идет о явлении детонации. Что это за явление и нужно ли с ним бороться?

Что такое детонация?

Для понимания процесса детонации необходимо вспомнить, что происходит с топливом в цилиндрах бензинового двигателя. Когда смесь бензиновых паров с воздухом попадает в камеру сгорания, она воспламеняется с помощью искры. Соответственно, фронт пламени плавно распространяется от электрода свечи зажигания к переферии. Важно понимать, что никаких взрывов здесь не происходит (именно так считаю многие неопытные автомобилисты), скорость распространения огня ограничивается примерно пятьюдесятью метрами в секунду, что позволяет обеспечить мягкую и бесперебойную работу двигателя внутреннего сгорания.

При этом каждый двигатель нуждается в определеном опережении зажигания, необходимом для того, чтобы смесь воспламенялась еще до того, как поршень окажется в своем верхнем мертвом положении, а догорала в конце поршневого рабочего хода. В случае, если этот процесс нарушен, возникает неравномерное воспламенение воздушно-бензиновой смеси и ее сгорание приобретает взрывообразный характер, что со стороны проявляется в виде металлических стуков и, в некоторых случаях, тряской автомобиля. Также нередко слышны хлопки в глушителе такого автомобиля, что происходит по причине догорания топливной смеси в глушителе.

Стоит заметить, что судорожные рывки и вздрагивания автомобиля после выключения двигателя детонацией не являются. Это явление получило название дизелинг, и имеет несколько отличные от детонации механизмы.

Причины детонации двигателя

В чем же кроются причины столь неприятного явления? Благодаря недобросовестности некоторых поставщиков топлива, в нашей стране лидирующее место по причинам детонации занимает качество используемого в автомобиле топлива. Топливо с более низким, чем заявлено, октановым числом будет далеко не лучшим образом вести себя в двигателе, сгорая быстро и менее равномерно, чем то, которое предусмотрено заводом-изготовителем. При этом, помимо неприятных металлических стуков, детали мотора будут подвергаться более интенсивному тепловому и механическому ударному воздействию. Соответственно, намного сократится время до капитального ремонта.

Второй распространенной причиной детонации является слишком раннее зажигание, при котором топливо также воспламеняется преждевременно и сгорает взрывообразно, с большим выделением тепла, которое не выполняет полезной работы. Вследствие этого повышаются нагрузки на основные механизмы двигателя и возникает дополнительный риск образования задиров на стенках цилиндров, коленчатом вале, вкладышах.

Нередко фактором, вызывающим детонацию, становится и нагар на внутренних поверхностях двигателя, который прямо или опосредованно увеличивает степень сжатия и нарушает процесс горения.

Как бороться с детонацией?

Борьба с детонацией сводится к устранению фактора, который ее вызвал. Минимум, что необходимо сделать при неожиданном появлении детонации, это сменить заправку. Вполне возможно, что проблема заключается всего лишь в некачественном топливе. Также иногда возникает необходимость замены воздушного фильтра, ведь недостаточное количество воздуха обуславливает наличие переобагощенной топливной смеси.

Регулировка угла опережения зажигания может решить возникшую проблему, но эту процедуру можно произвести лишь на карбюраторных автомобилях. Инжекторные автомобили имеют собственный блок управления процессами работы двигателя, который и управляет, по программе, настройкой подобных параметров.

Радикальная борьба с нагаром двигателя заключается в полной разборке ДВС и проведении его капитального ремонта. К счастью, существуют менее трудоемкие и затратные методы. На сегодняшний день разработано немало присадок, способствующих очищению двигателя от нагара. Также можно использовать старый метод, заключающийся в том, что автомобилю необходимо дать поработать на высоких оборотах, например при езде по скоростной магистрали. Это способствует частичному уменьшению нагара.