Детонация двигателя: что это такое, причины возникновения и последствия

Что такое детонация двигателя

В некоторых случаях топливовоздушная смесь воспламеняется раньше, чем свечи зажигания дали искру. Данное явление, сопровождающееся ударным горением топлива и есть детонация двигателя. Огромная скорость сгорания топлива связана с воспламенением всего объема одновременно, а не последовательно от искры. Кроме того, воспламенение начинается раньше расчетного угла поворота коленчатого вала, когда поршень еще двигается к верхней мертвой точке (ВМТ). Воспламенившиеся газы стремительно расширяются, но поднимающийся поршень стремится их сжать. В результате давление в камере сгорания многократно превышает расчетную величину.

Ударная волна от мини-взрыва (которым, по сути, является воспламенение топливовоздушной смеси) бьет в стенки цилиндра и дно поршня, поднимающегося в противоход газам. Этот удар порождает звуковые волны, которые водитель воспринимает как неприятный металлический стук или звон мотора.

Описание понятия и механизма детонации

Детонация возникает, когда давление на топливно-воздушную смесь (ТВС) выше нормы. В результате большего воздействия на педаль акселератора, в цилиндре повышается давление, и поршень не может достичь верхней точки своего движения. ТВС воспламеняется значительно раньше, создавая эффект ударной волны.

Выделяемое тепло распределяется по камере сгорания и поршню, создавая перегрев. Несгоревшая топливная смесь вступает в реакцию с деталями двигателя и может осаживаться на стенках в виде альдегидов или спиртов, провоцируя коррозию. В дальнейшем эти химические соединения могут усугублять детонацию.

Волна от взрыва в условиях высокой температуры распространяется по пространству камеры со скоростью до 1000–3000 м/с. В нормальных условиях сгорания топливно-воздушной смеси скорость волны достигает 20–30 м/с.

Часть 1: почему детонация – это плохо?

Как уже говорилось выше, поршень идет вверх, сжимая рабочую смесь, которая затем воспламенится разрядом свечи. И если на высоких оборотах даже поджечь ее чуть незадолго до самой верхней точки – это допустимо. Дело в том, что на больших оборотах поршни двигаются с огромной скоростью и высокой инерцией, поддерживаемой маховиком. И давление только-только начавших расширение газов, которые станут на него давить сверху, не успеет достичь той силы, чтобы сколь-нибудь значительно его замедлить. Зато появляется положительный момент: пик давления горящего заряда придется аккурат на тот момент, когда поршень пойдет от верхней точки “на снижение” – вниз, уже тактом рабочего хода. Соответственно, получаем оптимальную эффективность при данных оборотах.

Пример опережения зажигания: за 15 градусов до ВМТ смесь поджигается, а на 20 градусах после ВМТ давление газов достигает максимального.

Но что будет если поджечь смесь еще раньше? Правильно. Успевшая как следует расшириться от взрыва, она начнет воздействовать на поршень противоходом уже куда мощнее – то есть, намного раньше, чем он достигнет ВМТ. И получаем такую картину: поршень еще вовсю стремится вверх, а набравшие силу газы пытаются резко его остановить. Возникающие ударные нагрузки и значительное повышение температуры в цилиндре крайне негативно воздействуют на весь кривошипно-шатунный механизм. В конечном итоге, поездив с хорошей детонацией определенное количество километров, вполне реально поиметь осыпавшиеся в камеру сгорания свечи, прогоревшие поршни или оборванные шатуны. Полагаю, последствия таких явлений описывать излишне.

Суть детонации одной картинкой. Клапаны закрыты, поршень еще далеко от ВМТ, а спонтанное горение уже началось ему навстречу. Итог: детали КШМ испытывают сильнейшие ударные нагрузки

Часть 2: из-за чего же она возникает?

Логично предположить, что намеренно поджигать смесь слишком рано блок управления не будет (хотя, гаражным “тюнинхерам” подвластно всё). Поэтому, если глобально, то детонация возникает всего по трем причинам:

  • Низкооктановое топливо. Точнее, когда октановое число бензина значительно меньше предусмотренного для данного двигателя. А что такое октановое число? Если на пальцах, то это устойчивость к воспламенению. Условно говоря, 76-й бензин вспыхнет куда как охотнее, чем 98-й (а не наоборот, как многие думают). Например, если в высокооборотистый и “горячий” (то есть с высокой степенью сжатия) двигатель, рассчитанный хотя бы на 95-й, залить 76-й бензин, то он просто будет самовоспламеняться. Из-за чего? А из-за того что в процессе сжатия, следуя законам физики, газы сильно нагреваются. И когда поршень резко и сильно начинает сжимать смесь бензина, не рассчитанного на такие “издевательства”, то она просто самовоспламеняется еще до поджига свечой. Итог уже описан выше: возникает детонация. А вот 95-й как раз “дотерпит” до момента поджига свечой, и заряд сгорит так как задумано.
один из множества вариантов веселого исхода детонации
  • Слишком бедная смесь. То есть, когда воздуха очень много, а бензина очень мало. Например, в случае засорения форсунок или чрезмерной подачи воздуха из-за поврежденного датчика положения заслонки.
    Казалось бы, при чем здесь бедная смесь, ведь должно быть наоборот – бензина-то мало! Но не всё так очевидно.
    Дело в том, что бензин, впрыскиваемый в камеру сгорания в виде мелкодисперсного тумана, выполняет роль охладителя, частично испаряясь на горячих стенках камеры, клапанах и поршне. Тем самым, понижается температура смеси и она опять же “терпит” до момента поджига свечой. А вот если обороты большие, а заряд очень скуден на долю топлива в нём, риск детонации повышается. Конечно, если бензина не будет совсем, просто воздух не загорится. Но детонация – такая неприятная штука, которая возникает как раз на пограничных режимах работы мотора и ловить ее не так-то просто. Именно поэтому любой блок управления имеет арсенал борьбы с этим явлением. В том числе есть датчик, который так и называется: “датчик детонации”. Функционировать он может по-разному: особо продвинутые алгоритмы даже анализируют уровень ионизации газов в камере сгорания (SAAB), но как правило, датчик просто “слушает” стуки специальным пьезоэлементом (да-да, те самые детонационные стуки о которых столько страшилок). Но суть одна: как можно быстрее определить слишком раннее воспламенение и скорректировать его составом смеси и/или углом опережения зажигания.
типичный датчик детонации
  • Слишком высокая температура в камере сгорания. Когда даже “правильный” бензин не выдерживает до конца такта сжатия и смесь начинает взрываться сильно раньше. Как и в предыдущем случае, причин может быть множество: забитый вентилятор, неэффективная работа помпы, низкий уровень охлаждающей жидкости, и еще куча факторов. Кстати, кому интересно – подробный ликбез по причинам перегрева мотора я уже проводил чуть ранее.

И напоследок. Каждый второй “вася”, который осилил замену масла собственными руками, считает теперь что круче него моториста свет еще не знал. И спешит сразу же поставить диагноз по звуку мотора, записанного на кнопочный “сименс” и сто раз пережатый ютубами. Чего я только в сети не слышал, трактуемого как: “да у тебя детонация шпарит, ты чего!”… И штатную работу клапана адсорбера, и стрекот гидрокомпенсаторов, и даже обычное тарахтение сцепления при трогании… Смех!

Как появляется детонация

Наверняка каждый автолюбитель знает, что для процесса горения, который происходит внутри камеры сгорания мотора, требуется два основных условия. Это создание смеси из топлива и кислорода, а также искра от свечи зажигания. Детонацией называют ситуацию, когда смесь сгорает самопроизвольно, не дожидаясь момента активации свечи.

Если двигатель работает нормально, никаких сбоев не наблюдается, то скорость распространения горючего составляет порядка 20-30 метров за секунду. Когда же происходит детонация, этот показатель может увеличиваться в десятки раз. Распознать появление такого явления довольно просто, поскольку возникает соответствующий металлический звук со стороны ДВС. Среди автомобилистов используется довольно распространенное понятие стук пальцев. Причина такого шума обусловлена тем, что взрывные волны контактируют со стенками внутри камеры сгорания. Это способствует падению мощности ДВС с параллельным стремительным ростом расхода.

Детонация может происходить и в ситуации, когда мотор уже заглушили и зажигание выключили. Мотор не сразу останавливается, а все еще работает около 20-25 секунд, и только потом глохнет. В такой ситуации ждать, пока двигатель сам остановиться, не стоит. Нужно помочь уменьшить температуру внутри, подав дополнительное количество топлива. Для этого достаточно просто нажать на педаль газа.

Понятие о повышении детонационной стойкости

Описанное выше свидетельствует о том, что последнюю необходимо повышать с целью продления срока службы двигателя.

Для повышения детонационной стойкости бензина используют специальные антидетонационные добавки. Октановое число увеличивается при повышении молярной массы углеводородов и степени разветвленности углеродной цепи, а также при превращении алканов в алкены, нафтены и ароматические углеводороды, имеющие одно и то же число углеродных атомов.

Скорости детонации

Вещество

ν, м/сек

2 + О2 (газовая смесь)

2820

СН4 + 2О2 (газовая смесь)

2320

CS2 + 3О2 (газовая смесь)

1800

Нитроглицерин, C3H5(ОNО2)3 (жидкость, плотность d=1,60 г/см3)

7750

Тринитротолуол (тротил, тол), C7H5(NО2)3CH3 (твердое вещество, d=1,62 г/см3)

6950

Пентаэритриттетранитрат (ТЭН) C5H8(ОNО2)4 (твердое вещество, d=1,77 г/см3)

8500

Циклотриметилентринитроамин (гексоген), C3H6О6N6 (твердое вещество, d=1,80 г/см3)

8850

Риски и разновидности

Столкнуться с детонацией в жару и на газу, при холодном моторе и даже выключенном двигателе, как оказалось, не проблема. Но автомобилист должен понимать, с чем именно он имеет дело, и чем подобные явления могут обернуться.

Фактически речь идет о сильном взрыве внутри двигателя. Как вы понимаете, ничего хорошего в нем нет. Это очень опасно для ДВС. Самая большая нагрузка приходится на цилиндры, что в итоге может повлечь за собой полный выход из строя всего силового агрегата. Первой обычно срывает прокладку ГБЦ. Поскольку она не может выдерживать повышенные нагрузки механического и термического типа, в лучшем случае при детонации придется ее заменить. Если ситуация более сложная, тогда выйдет из строя коленвал, головка блока, цилиндро-поршневая группа и пр.

Как вы понимаете, намеренного желания столкнуться с подобным нет ни у кого. Но порой не всем удается предотвратить возникновение такой ситуации.

Причем не так важно, какой автомобиль у вас в распоряжении. Это может быть старенький ВАЗ 2109, более свежая Лада Гранта, или вовсе какой-нибудь Фольксваген Пассат или Форд Экоспорт последнего поколения.

Еще стоит учесть наличие 2 разновидностей детонации.

  • Допустимая. Большинство автомобилистов даже не замечают, когда она возникает. И в этом ничего страшного нет. Такая детонация актуальна в ситуациях, когда существенно повышаются обороты. Причем сразу же эффект взрыва пропадает. Подобное явление актуально в моторах с повышенным крутящим моментом, большим объемом двигателя и высоким уровнем мощности;
  • Недопустимая. Именно о ней и идет речь в рамках нашего материала. Проявляется в условиях повышенной нагрузки на мотор и высоких оборотах. Порой хватает буквально несколько секунд, чтобы мотор вышел из строя под воздействием детонации.

Думаю, теперь всем стало понятно, насколько это плохо, когда двигатель детонирует. Можно переходить к следующим вопросам.

Подробнее о факторах детонации

Можно выделить несколько наиболее распространенных и вероятных причин, из-за которых мотор начинает детонировать.

  • Качество топлива. Порой от безысходности или с целью сэкономить водители заезжают на сомнительные АЗС, не зная, какого качества топлива они предлагают. Часто на заправках искусственно повышает октановое число, добавляя метан или пропан. Это становится причиной детонации, поскольку газ испаряется быстрее, нежели чистый бензин. В итоге на стенках формируется нагар, который затем провоцирует так называемое калильное зажигание. Это есть смесь воспламеняется из-за прогретых электродов и нагара на внутренних стенках. Как результат, зажигание отключается, но двигатель все еще работает;
  • Октановое число. Есть и другие ситуации, когда водитель намеренное экономит на топливе, покупая горючее с меньшим октановым числом. Потому не удивляйтесь, когда вместо рекомендуемого 95-го вы льете 92 и уж тем более 80 бензин, появляется детонация;
  • Свечи зажигания. Часто автомобилисты попросту не знают, как их правильно выбирать, покупая самая дешевые или те, которые посоветует продавец. Потому свечи выбирают строго в соответствии с рекомендациями автопроизводителя под конкретный двигатель;
  • Особенности конструкции. К ним относят давление в камеры, структуру поршневого дна, конструкцию камеры сгорания, место расположения свечей и пр. Практика показывает, что при большем создаваемом давлении в цилиндрах риск детонации увеличивается.

Если вы сами не можете определить причину, то тянуть время и ждать, что все вдруг пройдет само, не стоит. Отправляйтесь в автосервис, проводите диагностику и решайте проблему максимально быстро.

Детонационная стойкость различных типов двигателей

Высокая детонационная стойкость автомобильного бензина характерна для легкотопливных двигателей. Она обеспечивает нормальное сгорание данных видов топлива в различных режимах эксплуатации двигателя. Процесс возникновения детонации в данном случае был рассмотрен выше.

Для обеспечения нормального рабочего цикла в дизельных двигателях, которые работают за счет самовоспламенения от сжатия рабочей смеси, детонационная стойкость топлива должна быть низкой. Для данных двигателей используется такая характеристика, как «цетановое число», которая показывает период времени от попадания топлива в цилиндр до начала осуществления его горения. Чем оно выше, тем меньше задержка, тем более спокойно осуществляется горение топливной смеси.

Детонация двигателя при выключении зажигания

Достаточно распространенным явлением во время эксплуатации бензиновых и дизельных ДВС является то, что детонация двигателя проявляется уже после выключения зажигания. Двигатель в этом случае дергается, так как коленвал успевает сделать еще несколько оборотов.

Такая детонация двигателя после выключения зажигания может быть вызвана двумя явлениями:

  • дизелинг
  • калильное зажигание;

В первом случае, который характерен для бензиновых агрегатов, имеет место кратковременная или продолжительная работа мотора в результате повышения степени сжатия или использования несоответствующего по детонационной стойкости топлива, что приводит к самостоятельному воспламенению топливно-воздушной смеси. Во втором случае горючее в цилиндрах может самопроизвольно воспламеняться после выключения зажигания от контакта с раскаленными поверхностями или тлеющим слоем нагара в камере сгорания.

Детонация двигателя и возможные последствия

Как уже было сказано выше, от разрушительных нагрузок в результате постоянной детонации быстро выходит из строя кривошипно-шатунный механизм, ГБЦ, другие в большей или меньшей степени нагруженные элементы и узлы двигателя. Ударная волна от взрыва детонирующего топливного заряда с высокой скоростью ударяет по стенкам цилиндров, разрушает масляную защитную пленку на трущихся парах.

Также детонация вызывает нарушение процесса теплоотдачи от раскаленных газов, которые перегревают цилиндры. Возникающий локальный или общий перегрев двигателя уничтожает кромку поршня, которая попросту выкрашивается или плавится под воздействием запредельно высоких температур. Рост температуры вызывает прогар прокладки головки блока, разрушение стенок цилиндров, прогар клапанов ГРМ, быстро приходят в негодность свечи зажигания и т.д. Закономерным итогом становится то, что ударные и термические нагрузки, возникающие при детонации, значительно повышают общий износ двигателя и сокращают его моторесурс.

Детонация при запуске двигателя

Холодный инжектор при запуске может детонировать при поступлении обедненного топлива в цилиндры. Как правило, это обусловлено засорением отверстий распыляющих форсунок. При их засоре топливо подается в ненадлежащем объеме. После прогрева детонация исчезает. Чтобы избавиться от негативного эффекта, рекомендуется регулярно проверять и очищать топливные фильтры. Засорение форсунок считается серьезным дефектом, избавиться от которого трудно без демонтажа.

Детонация дизельного двигателя

В отличие от инжекторов, в дизелях топливо не поджигается, оно самовоспламеняется при впрыске в цилиндр с раскаленным сжатым воздухом. Если объем горючего превышает установленную величину, в камере сгорания развивается ударная волна. Детонация двигателя на холостых оборотах сопровождается громким звуком, считается, что данный эффект не представляет опасности и постепенно исчезает с увеличением нагрузки.

Причины детонации дизельного двигателя на холостых оборотах – задержка возгорания топлива. Этот временной промежуток сокращается по мере возрастания температуры в системе.

Как снизить вероятность возникновения детонации:

  1. Уменьшить количество, впрыскиваемого горючего.
  2. Разделить камеры сгорания (предварительный отсек, рабочий).
  3. Впрыскивать топливо по методу MAN.
  4. Добавлять специальные присадки в дизтопливо, за счет которых происходит ускорение возгорания.

Детонация дизельного двигателя после выключения зажигания возникает по следующим причинам:

  • засорение отверстий форсунок;
  • отказ насоса ТНВД
  • отложения нагара.

Прошивки и детонация

Помимо причин, описанных выше, также имеют влияние изменения, направленные на повышение экономичности топлива. «Экономичная прошивка» заключается в следующих усовершенствованиях:

  1. Установка неподходящего калильного числа свечей зажигания.
  2. Изменения в топливной аппаратуре.
  3. Чип-тюнинг электронного блока ЭБУ с целью внесения корректировок топливных карт. 

После проведения данных мероприятий смеси для разных режимов обедняются, что влечет снижение динамических характеристик авто.

Родные настройки ЭБУ рассчитаны на нормальное воспламенение смесей при номинальном температурном режиме в камерах. Детонация чаще всего случается после проведения прошивки при использовании смесей обедненного состава, автомобиль при этом испытывает серьезные нагрузки. На таких смесях детали двигателя быстро перегреваются и при впрыске возникает бесконтрольное возгорание.

Влияние особенностей эксплуатации на силу детонации

Даже в исправном механизме велика вероятность, что произойдет детонация двигателя при разгоне или при эксплуатации машины с повышенными нагрузками. Топливо начинает детонировать при длительных подъемах, особенно если скорость превышает установленную передачу. Выражаясь иначе, водитель не должен давить на газ при преодолении подъема, пока не осуществит переход на понижение скорости.

В это время коленчатый вал имеет низкие обороты, не хватает мощности на подъем автомобиля в гору. В общее звучание работающего двигателя добавляются отчетливые детонационные стуки, вызванные высокочастотной взрывной волной.

Топливовоздушные смеси вызывают детонацию при недостаточном охлаждении и неисправностях в системе:

  • преждевременное раннее зажигание;
  • перегревание мотора;
  • наличие большого количества нагара в камерах;
  • закоксованность стенок цилиндров, приводящая к увеличению степени сжатия.

Интересно: Известны случаи, когда мастера тюнинга искусственно устраивают раннее преждевременное зажигание. Этим способом пытаются улучшить реакцию движка на нажатие педали газа при работе на уменьшенных оборотах. Смесь воспламеняется раньше, чем поршень достигает ВМТ, т. е. препятствует его движению. Здесь главное – не допустить перегрева.

Если накопилось много нагара, объем камеры резко уменьшается, а значит степень сжатия возрастает. Вредные отложения способствуют значительному повышению температурного режима . Случается, что нагар тлеет, в результате чего смесь самовоспламеняется в самый неподходящий момент (эффект калильного зажигания). Это неконтролируемое явление – детонация двигателя при выключении зажигания. При несанкционированном возгорании топлива двигатель несет серьезный ущерб, его моторесурс значительно сокращается.

Что часто путают с детонацией?

В автомобильной инженерии существует такой термин как «калильное зажигание». Автомобилисты заблуждаются из-за того, что при калильной ситуации ДВС еще работает и в тех условиях, когда зажигание находится в выключенном состоянии. Но это совсем не проблема, о которой говорится в данной статье, это всего лишь топливовоздушная смесь, которая возгорается из-за нагретого мотора, но это не причины детонации двигателя.

Дизелинг — тоже проблема, которую воспринимают за детонирование, но на самом деле нет. Это явление сопровождается недолгой работой мотора, даже когда уже выключено зажигание и использование масла несоответствующего детонационной характеристике. Это в свою очередь приводит к тому, что состав самовозгорается.

Причины детонации двигателя

Мотор может детонировать на любом автомобиле: новом, старом, современном или уже снятом с производства. Не имеет особого значения тип силового агрегата, карбюраторный он, или применяется впрыск топлива.

На новых автомобилях устанавливается специальный датчик детонации двигателя (только для инжекторных силовых агрегатов). Это устройство дает возможность бортовому компьютеру регулировать работу мотора так, чтобы он не детонировал.

Современные автомоторы работают при больших степенях сжатия, поэтому риск, что топливовоздушная смесь будет детонировать, достаточно велик. Если датчик детонации двигателя неисправен, ЭБУ не может эффективно регулировать работу агрегата. Проблемы не заставят себя ждать.

Наиболее частые причины детонации двигателя при разгоне, на оборотах или на холостом ходу:

  • топливо низкого качества или с неподходящим октановым числом,
  • слишком большое упреждение зажигания,
  • обедненная топливовоздушная смесь,
  • нагар на стенках цилиндра,
  • низкокачественные или неподходящие по параметрам свечи зажигания,
  • перегрев двигателя из-за неисправности системы охлаждения.

Топливо с неподходящим октановым числом или низкого качества

Если в двигатель попадает бензин с октановым числом ниже рекомендованного, детонация происходит с почти 100% вероятностью. Производитель автомобиля рассчитывает степень сжатия на определенный тип топлива, поэтому использование некачественного или неподходящего по октановому числу горючего приводит к детонации двигателя на холостом ходу или при разгоне.

Присадка в бензин СГА. Промывка форсунок и инжектора

Очищает и смазывает топливные насосы и форсунки, продлевает ресурс. Улучшает впрыск, что снижает расход топлива и повышает динамичность. Годится для любых бензиновых систем, включая TFSI, TSI, GDI, MDI.

Особенности конструкции ДВС

Детонация может возникать в двигателе благодаря целому ряду конструктивных особенностей силового агрегата. В списке основных решений отдельно выделяются:

  • степень сжатия конкретного ДВС;
  • форма самой камеры сгорания и днища поршня;
  • особенности размещения свечей зажигания;
  • турбонаддув

Высокофорсированные бензиновые атмо и турбодвигатели имеют более высокую степень сжатия сравнительно со штатными атмосферными аналогами, вследствие чего демонстрируют повышенную предрасположенность к детонации. Такие ДВС предполагают эксплуатацию исключительно на качественном бензине с высоким октановым числом.

Пальчики стучат?

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

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.

Настройка зажигания произведена некорректно

Чтобы повысить производительность и ускорить своего четырехколесного друга, знатоки меняют стандартную настройку всего механизма запаливания. Но они забывают, что, когда угол опережения увеличенный, то искра будет подаваться скорее, и сжигание горючего наступит в тот момент, когда оно еще не полностью смешалось с воздушной смесью.

Нагарная грязь на внутренней поверхности цилиндрической емкости

Не редко внутренняя гигиена внутренностей капота, а именно моторного отсека, может повлиять на его неприятное разрушение. Причины детонации двигателя случаются из-за того, что на стенках камеры сгорания, образуется большое количество нагара, из-за сильного нагревания налет на поверхности превращается в фитиль, зажигания, которого приведёт к небольшому взрыву топливовоздушного вещества. А еще он увеличивает сжатие, что в совокупности с неправильным октановым значением воспламенит горючее из-за повышенного температурного сжатия.

Свечи запаливания не правильно работают

Причины детонации двигателя могут проявляться не в тех зажигательных свечах, которые подходят для этой модели. Проблема заключается в том, что инженер мотора не рассчитывал, что на его изобретение будут ставить зажигательные приборы низкого качества или просто несовместимые по параметрам с деталью. Из-за этого искра генерируется не в тот момент в который требуется это и является отправной точкой для возгорания топливовоздушной смеси.

Охладительный комплекс работает некорректно

Причины детонации двигателя проявляются и в плохой работе охладительной системы. Эта неполадка проявляет себя, когда происходит разгон моторчика. При сильной нагрузке движок перегревается, а отсек сгорания накаляется как следствие — горючее воспламеняется

Неправильно настроенное зажигание

Стремясь повысить крутящий момент, некоторые умельцы изменяют заводские настройки системы зажигания. Если выставить слишком большой угол опережения, свеча будет давать искру раньше, чем поршень приблизится к ВМТ. Воспламенение произойдет раньше времени, когда горючее не полностью перемешалось с воздухом.

Неисправные свечи

Иногда причина детонации двигателя ВАЗ или другой марки автомобиля – неисправные или неподходящие по параметрам свечи зажигания. В этом случае искра может генерироваться не так, как рассчитывал производитель мотора. Несвоевременное искрение свечи – одна из распространенных причин проблем воспламенения топливовоздушной смеси.

Обедненная топливовоздушная смесь

В погоне за экономичностью автомобилисты могут специально обеднять топливовоздушную смесь. Это еще одна причина, почему возникает детонация двигателя. Из-за недостаточной концентрации паров горючего искра не может воспламенить смесь. При следующем цикле впрыска, наоборот, паров топлива становится больше нормы. Чрезмерно обогащенная смесь воспламеняется от сжатия раньше времени.

Нагар на стенках цилиндров

Часто причиной детонации двигателя на оборотах становится наличие отложений на внутренней поверхности камеры сгорания. Нагар раскаляется и выполняет функцию фитиля, воспламеняя топливовоздушную смесь. Кроме того, нагар увеличивает степень сжатия и топливо с данным октановым числом воспламеняется раньше из-за повышения температуры сжатия.

Мягкая промывка двигателя Супротек Апрохим

Для долговременной (до 200 км) мягкой промывки ДВС любого типа.

Неисправность системы охлаждения

Также топливо детонирует, если в силовом узле неисправна охлаждающая система. При такой неполадке наблюдается детонация двигателя при разгоне. Под нагрузкой мотор перегревается, внутреннее пространство камеры сгорания раскаляется до температуры, когда пары бензина самовоспламеняются.

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.

Определение октанового числа

Выше мы определились с тем, какое число определяет детонационную стойкость бензина. Октановое число (ОЧ) определяют при помощи одноцилиндрового оборудования с динамичной степенью сжатия, применяя исследовательский или моторный методы. При его определении производится сжигание исследуемого бензина и эталонного топлива с известной искомой величиной. В состав последнего входят гептан с ОЧ=0 и изооктан с ОЧ=100.

При испытании в данное оборудование заливается бензин. При осуществлении исследований постепенно наращивается степень сжатия до тех пор, пока не появится детонация, после чего двигатель заправляется эталонным топливом с предварительным измерением детонации и фиксации степени сжатия, приведшей к ней. По объемному содержанию изооктана в смеси определяют ОЧ.

В наименовании марки бензина может присутствовать буква «И». Это свидетельствует о том, что ОЧ определялось исследовательским методом. В случае ее отсутствия использовался моторный метод. ОЧ, полученные по разным методам, несколько различаются по значениям. Поэтому октановое число для детонационной стойкости бензина должно обязательно сопровождаться указанием метода, по которому была определена его величина.

Последняя величина определяется при моторном методе при номинальных нагрузках, а при исследовательском — при неустановившихся режимах.

Помимо этих двух методов для определения ОЧ может использоваться дорожный метод. В разогретый двигатель подают смеси, в состав которых входят нормальный гептан и изооктан. Автомобиль разгоняют до максимально возможной скорости при прямой передаче и регулируют угол опережения зажигания до тех пор, пока не исчезнет детонация. После чего по этому же методу определяют установку зажигания, при которой стартует детонация. Строят базовую кривую в зависимости от градуса угла поворота коленвала, по которой и определяют ОЧ.

С целью повышения ОЧ прямогонных бензинов они подвергаются каталитическому риформингу. Насколько они возрастут, определяется жесткостью данных режимов.

Бензины термических процессов по детонационной стойкости превосходят прямогонные.

Последствия детонации двигателя

Когда силовой агрегат детонирует, в нем происходят самые настоящие микровзрывы. Любые взрывы не несут в себе ничего хорошего. В момент детонации двигателя на оборотах температура в некоторых точках камеры сгорания достигает 3500 °C, а скорость нарастания давление превышает расчетное в несколько раз.

Понятно, что долго выдерживать подобные условия не способен ни один мотор. Даже самый прочный. Особенно пагубно детонация сказывается на современных легких двигателях, изготовленных из алюминиевых сплавов. Чугунным агрегатам тоже ничего хорошего эта неисправность, в принципе, не сулит.

Главные негативные последствия детонации двигателя ВАЗ или любой другой марки:

  • перегреваются детали мотора,
  • прогорает прокладка под головкой блока цилиндров,
  • падает мощность силового агрегата,
  • разрушаются перегородки поршневых колец.

В особо тяжелых случаях происходит проворачивание кривошипно-шатунного механизма, и коленчатый вал начинает вращаться в обратном направлении. Это приводит к разрушению узлов двигателя.

Присадка Супротек Актив Плюс в масло двигателя

Восстанавливает компрессию, снижает расход топлива и угар масла, уменьшает скорость износа и продлевает срок службы ДВС любого типа. Облегчает холодный пуск, защищает от перегрева в пробках. 

Как устранить детонацию двигателя

Разобравшись в причинах детонации двигателя в различных ситуациях, можно решить, как справляться с этим явлением.

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.

Конструктивные решения для предотвращения детонации

Для борьбы с детонацией инженеры в разное время использовали определенные конструктивные решения. Такие решения направлены на максимально эффективное и быстрое сгорание заряда топлива во фронте пламени, полноту сгорания от искры, замедление окислительных процессов, в результате которых происходит неконтролируемое воспламенение.

Необходимо добавить, что в целях противодействия детонации могут быть увеличены обороты двигателя, в результате чего сокращается время на протекание окислительных реакций и снижается вероятность самовоспламенения топливно-воздушной смеси.

Еще одним инженерным решением выступает турбулизация. Потоки смеси в камере сгорания благодаря конструктивным особенностям получают определенное вращение, фронт пламени от искры распространяется быстрее. Также противостоять детонации помогает уменьшение того расстояния, которое проходит фронт пламени. Для сокращения пути цилиндр может быть выполнен с меньшим диаметром, а также возможна установка еще одной свечи зажигания.

Отдельно стоит отметить форкамерно-факельное зажигание, которое в свое время было призвано эффективно бороться с детонацией. Моторы с форкамерой конструктивно предусматривают наличие двух камер: предкамеру и основную камеру. Принцип работы состоит в том, что в малой камере создается обогащенная смесь, а в основной находится обедненная. После воспламенения смеси в предкамере фронт пламени воспламеняет смесь в основной камере, исключая возможность детонации.

На современных моторах детонации активно противостоит электроника. Появление микропроцессорных блоков управления двигателем (ЭБУ) позволило в автоматическом режиме изменять угол опережения зажигания (УОЗ) на основании показаний от датчиков, а также динамично вносить коррективы в состав горючей смеси.

Методы профилактики

Причины детонации двигателя были выяснены, теперь узнаем о том, как относиться в составляющим машины, чтобы она служила долго. Ультимативное решение — это избавиться от первопричин.

Сейчас расскажем, как их найти, какие нюансы учитывать при уходе за имуществом. Поговорим о распространенных методах борьбы с детонацией.

  • Использование горючего считаясь с параметрами, предложенными компанией производителем. В большинстве ситуаций это касается октанового числа, не рекомендуется использовать его с заниженными характеристиками. Стоит пользоваться услугами проверенных автозаправок с качественным бензином. На непроверенных заправках производители могут замешивать в состав топлива пропан или другой газ низкого качества. И хотя это повышает октановые значения, но совсем ненадолго, потенциально это больше навредит, хотя и поможет сэкономить денег.
  • Другой профилактический метод — это установить механизм позднего зажигания. Статистические данные указывают на то, что причины детонации двигателя кроются в свечах зажигания.
  • Еще одним профилактическим методом будет выполнение раскоксовки. Суть заключается в том, чтобы почистить движок от нагара и грязи. Это легко сделать самому, в гараже используя средства для раскоксовки моторного отсека. 
  • Сделать небольшую ревизию и проверить охладительную систему. Уделите внимание радиатору, фильтрам и мелким патрубкам. Не стоит забывать про антифриз, ведь его свойства постепенно тоже деградируют, поэтому необходимо вовремя его поменять.
  • У дизельных движков нужно скорректировать угол впрыска масла.
  • Относиться добросовестно к своему транспортному средству и не подвергать его критическим условиям. Например, не стоит менять рычаг коробки передач на большие скорости, когда езда медленная.
  • Другой превентивной мерой будет забота о внутренностях капота. Рекомендуется часто проверять движки и следить за его сохранностью, менять масло и предотвращать перегрев. Профессиональные автолюбители рекомендуют хитрый прием. Его суть в том, чтобы дать поработать моторчику на повышенных оборотах и на средней передаче. В результате движок очистится от грязи и мелкой мишуры, которая препятствует нормальной работе.
  • Причины детонации двигателя часто связаны с горячим перегретым мотором. И чаще всего это происходит на двигателе, который работает на малых мощностях. Эксплуатируйте его на средних оборотах это значительно поможет сохранить срок его изнашивания. 
  • Датчик — это тоже важный элемент, который помогает избежать дальнейших проблем и вовремя предотвратить опасность поломки детали. Но как проверить исправность самого прибора? Первый метод с помощью популярного мультиметра, его используют в элеткронике, подойдет даже старый, советский. Нужно поставить его в режим работы измерения сопротивления электричеству. Затем — убрать фишку от датчика измерения риска воспламенения, а вместо нее подсоединить антенны от мультиметра. Теперь на дисплее прибора видны цифры сопротивления. Спустя несколько секунд эти значения возвращаются в привычное состояние. Если ничего такого не происходит, измеритель сломан и требует замены или починки.
  • Другой метод легче в реализации. Для него стоит включить мотор, а его обороты держать на уровне 2000 в минуту. Затем следует открыть капот и, используя молоток, слегка ударить место крепления датчика для измерения уровня детонирования. Прибор, у которого все хорошо, и он работает правильно, будет воспринимать эту атаку, как мини взрыв и немедленно оповестит электронный блок управления. А если нет, тогда он неисправен и его следует менять. При монтировке нового измерителя обращайте особое внимание на контакт между ним и системой управления, он должен быть крепким и надежным, а иначе его работа будет некорректной. Эти хитрые приемы помогу сохранить транспортное средство в рабочем состоянии и подарить еще много тысяч пробега в будущем.

Использование датчика детонации двигателя

С целью уменьшения вероятности возникновения детонации, на современных автомобилях устанавливают специальные датчики. Они крепятся около блоков цилиндров силового узла, и преобразовывают механическую энергию.

Внутри каждого датчика размещается пьезоэлектрическая пластинка, которая передает колебания к электронному блоку. После достижения показателя, близкого к детонации, контроллер изменяет угол опережения зажигания.

Датчик постоянно передает сигналы и следит за составом топливной смеси. В результате правильной настройки, он также помогает достичь более экономного расхода топлива.

Несмотря на то что детонация – крайне губительное понятие для двигателя, ее легко контролировать. Если не пренебрегать своевременным техническим осмотром и не экспериментировать с топливом – проблемы не возникнет. Необходимо всегда обращать внимание на «лишние» шумы и посторонние звуки в автомобиле, поскольку они являются индикатором работы узлов транспортного средства.

Рекомендации опытных автомобилистов

При изготовлении автомобильных двигателей все детали имеют определенные параметры, рассчитанные на эксплуатацию в номинальных температурных режимах. При детонации двигателя транспортное средство подвергается ударным нагрузкам, превышающим допустимые значения. Неравномерное распределение горючего и кислородных масс приводит к неожиданным сильным взрывам.

Чтобы выявить и предотвратить случаи детонации, рекомендуется прислушиваться к равномерности звуков работающего двигателя. При выявлении нестандартных постукиваний, шумов, необходимо остановиться и выключить мотор. Далее нужно определить источник неизвестных звуков и попытаться ее устранить.

Во избежание разрушительных последствий, детонация должна быть под постоянным контролем. Главное помнить: при нормальной работе не должны возникать даже небольшие изменения в звучании мотора.

Источники

  • https://suprotec.ru/suprotek-stati/detonatsiya-dvigatelya/
  • https://pricurivatel.ru/detonaciya-dvigatelya.html
  • https://zen.yandex.ru/media/over9000/chto-takoe-detonaciia-i-k-chemu-ona-privodit-5b31643f06459b00a99b2811
  • https://pricep-vlg.ru/remont-svoimi-rukami/detonatsiya-dvigatelya-prichiny/
  • https://FB.ru/article/369277/detonatsionnaya-stoykost-benzina—eto-chto-takoe
  • https://fireman.club/inseklodepia/detonatsiya/
  • http://KrutiMotor.ru/detonaciya-topliva-v-dvigatele/
  • https://motoran.ru/dvigatel/detonatsiya-dvigatelya
  • https://autoclub.su/chto-takoe-detonaciya-dvigatelya-i-kakovy-prichiny-ee-vozniknoveniya/
  • https://www.zr.ru/content/articles/907118-detonatsiya-dvigatelya-otkuda-on/
  • https://avtodvigateli.com/neispravnosti/posledstviya-detonacii-dvigatelya.html

[свернуть]

Комментарии закрыты.