0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Детонация двигателя: причины, способы устранения

Детонация двигателя: причины, способы устранения

Товар по теме:

Присадка в моторное масло «Супротек Актив Плюс»

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.

Оглавление

  • Что такое детонация двигателя
  • Причины детонации двигателя
    • Топливо с неподходящим октановым числом или низкого качества
    • Неправильно настроенное зажигание
    • Неисправные свечи
    • Обедненная топливовоздушная смесь
    • Нагар на стенках цилиндров
    • Неисправность системы охлаждения
  • Последствия детонации двигателя
  • Как устранить детонацию двигателя
    • Несоответствующее октановое число
    • Неправильно выставленное зажигание
    • Неисправные или несоответствующие свечи зажигания
    • Детонация при останове мотора
    • Перегрев двигателя
  • Наиболее частые причины детонации двигателя и способы решения

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.

Присадка Супротек Актив Бензин для нового бензинового двигателя

Присадка для бензиновых и газовых двигателей с пробегом до 50 000 км. Может применяться для форсированных и турбированных двигателей.

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.

Рассмотрим каждый пункт подробно, чтобы понять первопричину. Тогда будет легче исправить неполадку.

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.

Исправить качество топлива можно присадкой СГА.

Моющая присадка в бензин «SGA (СГА)»

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.

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.

Очистка двигателя возможна специальной долговременной промывкой двигателя.

Долговременная промывка двигателя «Супротек Апрохим»

На протяжении 200 километров пробега мягко и постепенно очищает все отделы двигателя от загрязнений, способствует восстановлению подвижности поршневых колец. Безопасна для резиновых и пластиковых деталей.

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.

Последствия детонации двигателя

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 в моторное масло «Супротек Актив Плюс»

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.

Несоответствующее октановое число

Сознательно покупаете бензин с октановым числом ниже рекомендуемого производителем мотора? Это станет причиной детонации двигателя рано или поздно. Стараясь сэкономить несколько десятков рублей, вы можете попасть на весьма дорогостоящий ремонт.

Бывает, что причиной детонации двигателя становится заправка на непроверенной АЗС. Иногда владельцы автозаправки искусственно завышают октановое число, добавляя в бензин различные химические компоненты изооктаны легко испаряются, поэтому в топливе быстро растет процент гептанов, и оно начинает детонировать.

Следите, чтобы октановое число горючей жидкости, которую вы заливаете в бак своего автомобиля, соответствовало рекомендуемому производителем значению. При подозрении на несоответствие слейте сомнительное топливо. Пользуйтесь проверенной заправкой.

Неправильно выставленное зажигание

Если детонация двигателя появилась вслед за попыткой отрегулировать угол зажигания, то причина в неправильной настройке. Даже мастера в автомастерской могут ошибаться, тем более ошибка возможна при неквалифицированном вмешательстве.

Обращайтесь только в проверенные технические центры и очень осторожно относитесь к советам изменить опережение зажигания. Лучше вообще не трогать настройки завода производителя, если нет полной уверенности, что они сбились.

То же самое можно сказать о манипуляциях с обеднением топливовоздушной смеси. Часто эта операция приводит к возникновению детонации двигателя ВАЗ, УАЗ или автомобилей других марок. Семь раз подумайте, прежде чем изменять заводские настройки.

Неисправные или несоответствующие свечи зажигания

Если детонации двигателя вашего автомобиля началась после замены свечей, проверьте, соответствуют ли они рекомендованным производителем параметрам. Если характеристики не подходят – замените соответствующим по параметрам изделием.

Детонация при остановке мотора

Если силовой агрегат продолжает работать до 20 секунд при выключенном зажигании, значит, на стенках цилиндров накопился нагар. Часто эти отложения раскаляются и играют роль фитиля, вызывая самовоспламенение топливовоздушной смеси даже в отсутствии искры от свечей.

Для профилактики этого явления старайтесь регулярно давать нагрузку силовому агрегату своего железного коня. Движение с повышенными оборотами на максимальной передаче позволит освободить стенки от нагара.

Неплохие результаты в борьбе с детонацией двигателя по причине нагара показывает такое средство как «Очиститель топливной системы» компании «Супротек». Состав добавляется прямо в горючее в определенной пропорции. Это средство для разового применения.

В дальнейшем рекомендуется пользоваться присадкой SGA Suprotec, которую можно применять регулярно. Она смазывает и защищает от коррозии все элементы топливной системы автомобиля, препятствует отложению нагара за счет полного сгорания топлива.

Очиститель дизельной топливной системы «Супротек»

Присадка для комплексной очистки топливной системы дизельных двигателей от всех видов нагаров и отложений.

Как определить детонацию двигателя

Те, кто застал времена «Жигулей», помнит, как после заправки бензином другого качества иногда приходилось вручную корректировать угол опережения зажигания – чтобы от детонации не звенели поршневые пальцы. Бензин стал лучше, а регулировать зажигание больше не нужно. Двигатель борется с детонацией сам. Как он это делает?

С момента появления двигателей внутреннего сгорания детонация была одной из основных проблем инженеров. Для увеличения отдачи у моторов повышали степень сжатия, температура и давление в конце такта сжатия росли, и рабочая смесь детонировала. Проблему усугубило появление наддува: чем выше давление в цилиндрах – тем выше склонность к детонации.

На надувных двигателях пришлось понижать степень сжатия и применять высокооктановый бензин, но это не решило проблему полностью. Оставалось только регулировать угол опережения зажигания: чем позже возникает искра – тем меньше пик давления, а значит, и меньше вероятность детонации. Выход найден? Тоже не совсем: при позднем зажигании снижается мощность двигателя.

К слову, на авиационных моторах с детонацией боролись при помощи обычной воды. При взлете требуется максимальная отдача двигателя, а потому делать позднее зажигание – не лучшее решение. Поэтому во впускной коллектор впрыскивали воду, она испарялась в камере сгорания, снижала температуру и предотвращала детонацию. На автомобилях такую систему применять пробовали, но она не прижилась за счет своей конструктивной сложности и капризности.

С 1920-х годов начал применяться тетраэтилсвинец − наличие этой присадки повышало детонационную стойкость бензина. Запретить применение этого вредного для здоровья вещества удалось только к 1996-му году в США, и к 2000-му году в Европе. Но тетраэтилсвинец тоже не решил проблему, и не исключил детонацию. Услышав характерный металлический звон после заправки бензином с другим октановым числом, или просто при повышении температуры воздуха, водитель мог подкрутить трамблер, и выставить зажигание чуть позже.

Электроника

В 1970-е годы начался массовый переход с карбюраторов на впрыск топлива, а вместо контактной системы зажигания начала применяться электронная. Появилась возможность корректировать угол зажигания в процессе работы двигателя. Добиваясь максимальной отдачи двигателя, электроника выставляет более ранее зажигание, стараясь не перейти ту границу, за которой начнется детонация. Как можно определить эту границу? Один из вариантов − так же, как это делает человек: на слух.

Одними из первых детонационные датчики, основанные на этом принципе, появились на автомобилях Toyota в 1980-м году. Датчик назывался резонансным, и представлял собой пьезоэлемент, настроенный на звуковые вибрации, возникающие при детонации. От этих вибраций в датчике возникает резонанс, блок управления двигателем узнает об этом по увеличению напряжения, и выставляет угол зажигания чуть позже. В общем-то, подобный принцип используется и по сей день, изменился только инструментарий.

Виды датчиков

У резонансных датчиков выявились недостатки. Двигатель издает много вибраций, и выделить из них детонационные − не так просто. Позже было установлено, что частота детонационных вибраций зависит от диаметра цилиндров, соответственно − для каждого конкретного двигателя подбирался определенный тип датчика. Это было лишь частичным решением вопроса: датчики настраивались так, чтобы выявлять детонацию в самом тяжелом режиме работы двигателя, но детонация может возникать и в других режимах.

Следующим шагом стал широкополосный датчик: он универсален и подходит к любому двигателю. По-простому говоря, датчик слушает все шумы, а блок управления двигателем раскладывает их на компоненты, и находит те, которые относятся к детонации. Датчики, основанные на таком принципе, используются с 1980-х годов по настоящее время. Сегодня в двигателях может применяться несколько датчиков детонации − это зависит от конструкции мотора (рядный, V-образый или оппозитный) и от количества цилиндров. Например, в двигателе V12 может присутствовать до шести датчиков детонации.

Параметры

Наличие системы контроля детонации позволяет двигателю работать на бензине с разным октановым числом, например большинство двигателей BMW рассчитано на диапазон октанового числа 92. 98. Именно поэтому машины с одинаковыми моторами поставляются как в развитые страны, так и в страны третьего мира, где качество бензина не всегда соответствует стандартам. Даже на не самом хорошем бензине современные машины ездят, не напрягая владельца детонационным звоном. Естественно, есть пределы качества бензина, поскольку угол опережения зажигания регулируется, как правило, в пределах 10. 15 градусов.

Что будет, если датчик детонации откажет? Загорится «Check Engine», контроль детонации прекратится, и двигатель перейдет на заложенную в памяти карту аварийной работы − то есть, более поздний угол зажигания. Как будет вести себя при этом машина − возможны варианты.

Кто из автопроизводителей первым стал серийно выпускать легковые автомобили с турбомоторами? Яркий след в истории оставили Saab 99 Turbo и Mercedes-Benz 300 SD, но они были не первыми. А первыми стали Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile F-85 Jetfire 1962-го года (на фото). Oldsmobile интересен не только наличием турбины. Для борьбы с детонацией двигатель был оснащен системой впрыска воды в цилиндры – как на некоторых авиамоторах. Это позволило не снижать степень сжатия. Чтобы вода не замерзала в холодное время, ее смешивали с метанолом. По сравнению с атмосферным аналогом, мощность турбированного двигателя выросла со 188 до 218 л.с., крутящий момент – с 312 до 408 Нм. По нынешним меркам прирост не большой, но для того времени это было серьезно.

Один и первых автомобилей с системой контроля детонации − Toyota Crown Turbo 1980-го года. Рядный 2,0-литровый 6-цилиндровый инжекторный турбодвигатель развивал 147 л.с. и 211 Нм. За возникновением детонации следил резонансный пьезодатчик.

Как известно, на турбомоторах на детонацию влияет не только угол опережения зажигания, но и давление наддува. В принципе, можно регулировать и его. На Saab 900 Turbo APC 1982-го года − первом европейском автомобиле с системой контроля детонации − корректировалось именно давление наддува, а не угол опережения зажигания.

Один из вариантов широкополосного пьезодатчика датчика детонации. Если в двигателе несколько датчиков, то крайне не рекомендуется менять их местами. Работоспособность датчика определить просто: подключить вольтметр, и постучать по корпусу. Если при постукиваниях возникают скачки напряжения, значит, датчик исправен.

Детонацию можно контролировать не только с помощью датчиков. В 1994-м году Saab на модели 9000 применил систему, в которой детонация определялась по величине ионного тока между электродами свечи зажигания. Суть проста: чем выше давление в цилиндре − тем больше ионов в газе. Этот метод точнее, особенно на высоких оборотах, то есть − при высоком уровне шума, и не требует установки нескольких датчиков на многоцилиндровых моторах. Но такая система обходится дороже, а потому не является массовой. Тем не менее, ее применяют, например − на двигателе V10 BMW M5 E60.

Примерная схема, как происходит корректировка угла опережения зажигания. Например, при возникновении детонации угол сдвигается на 3 градуса позже. Не помогло? Тогда еще на три градуса, и еще, если надо − до тех пор, пока детонация не исчезнет. При совсем плохом бензине / высокой температуре / большой нагрузке двигатель переходит на низкооктановые карты − то есть, самый поздний угол зажигания из возможных. Но поздний угол − это ухудшенная динамика и не оптимальный расход топлива, а потому электроника начинает нащупывать границу возникновения детонации, сдвигая угол опережения зажигания в сторону более раннего на один градус с удержанием в этом режиме, потом еще на один градус, и так далее.

В любом случае с заменой лучше не затягивать. В современном двигателе все взаимосвязано, а датчик детонации является одним из приоритетных инструментов контроля, и его правильное функционирование влияет на работу всего мотора.

Сегодня инженеры стараются не просто контролировать возникновение детонации, но и отодвигать границу ее возникновения. В этот процесс вносят свою лепту множество факторов. Один из них − применение алюминия в качестве материала для блока и головок цилиндров. Алюминий обладает большей теплопроводностью, а поскольку тепло отводится быстрее, то температура в камере сгорания становится ниже. Свою роль играет и непосредственный впрыск, так как испарение топлива прямо в камере сгорания также снижает температуру в цилиндрах. Применяются и более сложные решения например Volkswagen разработал довольно сложную двухконтурную систему охлаждения. Имеется в виду не большой и малый круг, а именно два контура с разной температурой антифриза. Более холодный омывает головку блока цилиндров для лучшего отвода тепла и повышения стойкости к детонации.

Стук в двигателе

Сту́к в дви́гателе (англ. engine knock ) возникает при быстром (взрывном) сгорании топливо-воздушной смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. На слух он воспринимается как металлический «звон» или стук. Это нежелательный режим работы двигателя, так как в цилиндре возникает повышенное давление и перегрев, и элементы конструкции цилиндра испытывают повышенные нагрузки, на которые они не рассчитаны, мощность двигателя снижается, а выбросы вредных веществ возрастают. При интенсивном воздействии эти нагрузки быстро приводят к повреждению цилиндра и неисправности двигателя.

Стук в двигателе иногда называют детонацией или детонационным сгоранием смеси, однако это название не отражает физику явления. Сгорание смеси в цилиндре двигателя, как при поджигании искрой, так и при преждевременном самовоспламенении смеси в горячих очагах, как правило, не сопровождается образованием детонационных волн. В соответствии с амплитудой волн давления, возникающих в цилиндре при быстром сгорании смеси, различают нормальный режим горения (без стука) и режим, в котором возникает стук. Последний режим, в свою очередь, подразделяется на обычный стук (англ. conventional knock) различной интенсивности и детонационный стук (англ. super-knock или deto-knock) согласно пиковым значениям давления [1] . Детонационный стук является особенно нежелательным, так как давление, возникающее в волне детонационного сгорания, может сразу разрушить цилиндр.

Возникновение стука связывается с эффектами аномального горения смеси в цилиндре: самовоспламенением смеси до её зажигания искрой или пристеночным воспламенением горячими элементами конструкции или посторонними частицами в цилиндре [2] . Вероятность возникновения стука повышается с увеличением степени сжатия и нагрузки на двигатель, а также с уменьшением октанового числа топлива. Для предотвращения стука применяются электронные системы управления зажиганием, а в топливо добавляют антидетонационные присадки, такие как ММА (монометиланилин) или МТБЭ (метил-трет-бутиловый эфир).

Содержание

  • 1 Причины
  • 2 Датчики стука
  • 3 Детонация и иные явления
  • 4 См. также
  • 5 Примечания
  • 6 Литература
    • 6.1 Обзоры

Причины [ править | править код ]

При сжатии поршнем топливовоздушная смесь значительно нагревается (адиабатическое сжатие), что и обеспечивает лёгкость её воспламенения электрическим разрядом на свече зажигания. При нормальном характере горения в цилиндре фронт воспламенения распространяется в заряде топливовоздушной смеси за счёт тепловой конвекции: свежие слои топливовоздушной смеси воспламеняются за счёт нагрева фронтом реакции, кроме того процесс горения инициируется свободными радикалами — продуктами реакции во фронте воспламенения. Это относительно медленный процесс, поэтому фронт спокойного горения стационарной смеси распространяется не быстрее 0,2—0,3 м/сек, то есть, с дозвуковой скоростью.

В работающем двигателе смесь не является стационарной, она очень быстро и турбулентно перемещается со скоростями, имеющими тот же порядок величины, что и скорости движения сопряжённых деталей (поршней, или их аналогов). Поэтому фронт горения фактически распространяется от свечи к периферии со скоростью порядка единиц-десятков метров в секунду (дозвуковая скорость). При этом, естественно, повышается температура и давление в камере сгорания, но повышаются равномерно по всему объёму.

При детонации начало распространения фронта горения также повышает температуру и давление в камере сгорания, но этот скачок вызывает воспламенение топливовоздушной смеси уже не теплопроводностью от фронта пламени, а от самого скачка температуры и давления (ударной волны), которая двигается со сверхзвуковой скоростью (относительно скорости звука в воздухе, в цилиндре воспламенение происходит со скоростью звука в сжатом и нагретом газе камеры сгорания), поэтому повышение давления не успевает равномерно распространиться по всему объёму, а концентрируется в зоне фронта ударной волны, где достигает очень больших величин, поддерживающих эту волну далее. Скорость фронта ударной волны составляет порядка сотен и тысяч метров в секунду. Явление сходно со взрывом, близким к бризантному. Эта ударная волна, натолкнувшись на стенки, создаёт очень большие локальные нагрузки в металле, характерный металлический звук, и при длительном действии может вызвать тяжелые повреждения в двигателе.

Детонационное сгорание возникает, если в силу каких-то причин чрезмерно повышается скорость движения фронта горения, который начинает самоускоряться, быстро доходя до сверхзвуковых скоростей. Такими причинами могут быть чрезмерный нагрев топливовоздушной смеси (в силу различных причин), а также свойства топлива (как изначальные, так и формируемые в ходе рабочего цикла), понижающие его температуру воспламенения (например, из-за накопления органических пероксидов в ещё несгоревшей части топливной смеси). Детонационное сгорание возникает, когда для воспламенения достаточно только фронта сжатия, идущего от воспламенённого участка (можно называть скачком давления, распространяющегося от точки инициации смеси).
Практически, факторами, приводящими к детонации, являются: слишком ранний момент зажигания (давление и температура избыточны); перегрев двигателя, недостаточная детонационная стойкость моторного топлива; снижение детонационной стойкости топливовоздушной смеси при значительном попадании моторного масла в камеру сгорания; избыточные отложения нагара, который может увеличить степень сжатия.
Стойкость топлив к детонации повышают антидетонаторы (например, метил-трет-бутиловый эфир — который разрешён к применению, или тетраэтилсвинец, который запрещён для автомобилей, и другие добавки).

Датчики стука [ править | править код ]

Для обнаружения стука в двигателе внутреннего сгорания, на блоке цилиндров размещаются специальные датчики детонации [en] * (англ. knock sensor ). Часто роль датчика детонации исполняет пьезоэлемент, который, фактически, представляет собой акустический микрофон. Сильные колебания, возникающие при детонации, передаются через стенку блока цилиндров на датчик, и, чем сильнее вибрация, тем больше амплитуда генерируемого электрического сигнала. Сигнал с датчика обрабатывается электронным блоком управления двигателя [en] (ЭБУ) на двигателях с инжекторной системой подачи топлива. В случае обнаружения детонации, ЭБУ уменьшает угол опережения зажигания (УОЗ) до более безопасного значения.

Электронный блок управления выбирает оптимальный УОЗ исходя из октанового числа топлива, нагрузки на двигатель и наблюдаемых условий возникновения детонации, что позволяет добиться наиболее полного сжигания топливо-воздушной смеси в цилиндрах и увеличения мощности.

Детонация и иные явления [ править | править код ]

Детонацию не следует путать с другим отчасти похожим процессом, который носит название калильного зажигания. В отличие от детонации, возникающей на переходных режимах работы двигателя при разгоне, калильное зажигание возникает при постоянной работе двигателя в режиме, близком к полной мощности. Симптомы его отчасти схожи — стуки в двигателе, внезапные провалы тяги под нагрузкой. Однако природа его иная и состоит в спонтанном самовоспламенении топлива без участия искры при контакте с раскалёнными до температуры в 850…900° С тепловым конусом изолятора свечи зажигания, другими её частями, тарелкой выпускного клапана, локальным дефектом обработки или скоплением нагара на стенке камеры сгорания. Детонационного сгорания при этом не происходит, а происходит лишь смещение момента воспламенения рабочей смеси, примерно как при неправильно выставленном опережении зажигания, а также нарушение предусмотренного конструкторами характера распространения фронта пламени в камере сгорания (из-за того, что её поджиг производится в другой точке). В пределе это может привести к повреждению двигателя — оплавлению свечи, перегреву поршня, прогару выпускных клапанов, но в целом калильное зажигание не столь разрушительно, как детонация. Калильное зажигание устраняется установкой более «холодных» свечей зажигания (с высоким калильным числом, коротким тепловым конусом и хорошим теплоотводом).

Не следует путать детонацию и с иногда встречающимся на карбюраторных моторах явлением самопроизвольной работы двигателя с неустойчивыми оборотами после выключения зажигания (самовоспламенение топлива, «дизелинг»). Сущность его в самовоспламенении подаваемой в цилиндр топливовоздушной смеси, происходящем при вращении коленчатого вала с низкой частотой, продолжающемся после выключения зажигания по инерции. При такой низкой частоте вращения коленвала и, соответственно, скорости движения поршня парам бензина в цилиндре порой хватает времени для того, чтобы самовоспламениться в конце такта сжатия. Их вспышка толкает поршень, который в свою очередь проворачивает коленчатый вал ещё на несколько оборотов. После замедления его вращения возможно повторение процесса, в результате чего возникает иллюзия, что мотор продолжает работать, хотя на самом деле зажигание выключено и частота обращения коленчатого вала намного ниже, чем при холостом ходе, да к тому же не постоянна, поскольку вспышки в цилиндрах (или даже одном единственном цилиндре) происходят нерегулярно. Особенно вероятно возникновение данного явления на новом или недавно отремонтированном двигателе с хорошей компрессией либо на моторе, у которого степень сжатия по причинам технологического характера немного отличается от паспортной в большую сторону (находится в верхней границе технологического допуска). Ничего общего с детонацией или калильным зажиганием это явление не имеет и, в отличие от них, практически безвредно для двигателя, хотя и доставляет беспокойство водителю. Наиболее радикальный способ борьбы с ним — отключение подачи топлива после выключения зажигания за счёт клапана в топливной магистрали.

См. также [ править | править код ]

  • Октановое число
  • Детонационная стойкость топлив
  • Разнос двигателя

Примечания [ править | править код ]

  1. ↑Reitz e.a., Knocking combustion in spark-ignition engines, 2017, p. 87.
  2. ↑Heywood, Internal combustion engine fundamentals, 1988, p. 450.

Литература [ править | править код ]

Heywood J. B. Internal combustion engine fundamentals. — McGraw-Hill, 1988. — 930 p. — ISBN 978-0070286375.

Детонация в двигателе: откуда она берется и чем грозит

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.

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 б ó льшие 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.

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 удары гаечным ключом по верхней части двигателя. По мере разгона детонация должна была исчезнуть. Практически любой бензиновый двигатель «любит» ездить с возможно более ранним зажиганием, и только детонация, ездить с которой недопустимо, ограничивает его в этом.

На наступление режима детонационного сгорания влияло много факторов. Ускоряли его появление даже незначительный перегрев мотора, а также изменение температуры окружающего воздуха и, конечно, качество бензина. Ведь привычные нам термины — восьмидесятый, девяносто второй, девяносто пятый — это и есть октановые числа топлива! И детонационная стойкость девяносто пятого и девяносто восьмого бензинов выше, чем у устаревшего восьмидесятого.

Так шли дела до появления впрысковых двигателей с «умной» системой управления, имеющей несколько контуров обратной связи.

Распространенное заблуждение

В свое время, еще в девяностых годах прошлого века, я изучал все тонкости впрысковых моторов на примере французского двухлитрового двигателя F3R, устанавливаемого на автомобиль Святогор производства АЗЛК.

Понимая все это, мы вывернули датчик из двигателя, но оставили подсоединенным к блоку управления. То есть система думала, что все исправно, но детонации не ощущала! И вот тут испытуемый зазвенел, как медный колокол.

Вред детонации

Взрывы, конечно, научились использовать в мирных целях, но в случае с детонацией этот фокус не проходит. Не приспособлен двигатель к взрывообразному горению — он любит относительно медленное и плавное протекание процесса. Детонация ускоряет износ деталей кривошипно-шатунного механизма (разбивает, в том числе, и те самые поршневые пальцы, откуда и пошла легенда о стуке пальцев.). Кроме того, повреждается поверхность поршня, причем эрозия идет не только из-за повышенной температуры — ударные волны буквально выкрашивают поверхность поршня и обрушивают перемычки между поршневыми кольцами.

Условия для детонации

Детонацию можно услышать обычно:

  • на сильно нагретом двигателе (на холодном моторе детонации не дождетесь);
  • на автомобиле, заправленном низкооктановым бензином;
  • на режимах большой нагрузки и очень низких оборотов.

Вероятность детонации выше у того двигателя, который длительное время эксплуатировался с минимальными нагрузками и потому страдал от интенсивного нагара в цилиндрах. Реально современные впрысковые двигатели, которые не подвергались тюнингу и имеют исправную систему управления, «отзваниваются» лишь на самых низких оборотах. При условии, что автомобиль оснащен ручной коробкой передач: автомат на такие режимы выйти не позволит.

Часто слышу, как при маневрировании во дворе Форд Фокус 2, работающий в такси (топливо сами понимаете какое), отзванивается в жару. А бывший у нас на испытаниях кроссовер Lada XRAY c двигателем 1.8 производства АВТОВАЗа при потеплении и заливке топлива на «левой» заправке начал сильно детонировать.

Вот вроде бы и всё. Похоже, это явление почти отжило свой век. Найти сегодня откровенно плохой бензин все сложнее, да и машин с механикой с каждым годом продается все меньше, чем с автоматом. А приходилось ли вам сталкиваться с детонацией и с ее последствиями?

Причины детонации двигателя

🔧 Причины детонации двигателя при выключении зажигания и запуске.
— Сохрани эту статью к себе на стену.

• Такое явление, как детонация двигателя, знакомо практически каждому автовладельцу. Чаще всего она возникает при движении в гору на высокой передаче с небольшой скоростью. К звуку работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) примешивается жесткий металлический стук, который многие принимают за стук поршневых пальцев.

— Что такое детонация?

• Детонация – это процесс взрывного воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя. В то время как нормальная скорость распространения фронта пламени составляет около 30 м/с, при детонации огонь распространяется в десятки раз быстрее – до 2000 м/с.

• В нормальных условиях смесь начинает воспламеняться, когда поршень немного не доходит до верхней мертвой точки, угол опережения зажигания составляет обычно 2-3 градуса. Завершается вспышка после того, как поршень минует ВМТ. В случае детонации смесь воспламеняется еще в середине такта сжатия. Поршень испытывает сильное противодействие, в итоге пропадает мощность двигателя и значительно повышается расход топлива.

• Данное явление никогда не идет на пользу мотору, однако детонацию можно разделить на допустимую и недопустимую. В первом случае ее даже не всегда удается заметить. Обычно она возникает на низких оборотах и продолжается недолго. Чаще всего подобное происходит в двигателях небольшого объема с относительно большой мощностью и крутящим моментом (например, 107 л.с. и 135 Нм при объеме 1,4 л). Недопустимая детонация, как правило, возникает в форсированных ДВС при повышенных нагрузках на высоких оборотах. Всего после нескольких секунд работы в таких условиях, мотор может получить критические повреждения.

• Существует еще одно явление, которое автовладельцы нередко путают с детонацией – дизелинг. Мотор после выключения зажигания продолжает работать рывками, то с повышением, то с понижением оборотов, звук работы двигателя при этом металлический, схожий со звуком детонации. Это явление иного рода и причины его появления иные: при глушении мотора, бензин в цилиндрах самовоспламеняется из-за высокой степени сжатия, как в дизельном ДВС, отсюда и название. Не следует путать дизелинг с калильным зажиганием – там при глушении рабочая смесь воспламеняется от нагретых электродов свечей и нагара.

— Чем опасна детонация?

• Весь кривошипно-шатунный механизм и головка блока цилиндров испытывают разрушающие нагрузки, способные при длительном воздействии привести к поломке ДВС. Кроме того, температура в цилиндрах также поднимается до недопустимых значений (до +3700 градусов), что грозит прогаром прокладки ГБЦ, а также коррозией днища поршня и зеркала цилиндров.

• рокладка головки блока – это первая деталь, которая придет в негодность из-за детонации. Она способна перенести лишь кратковременную работу в режиме запредельных термических и механических нагрузок. Худшее, чем грозит детонация – замена блока цилиндров, коленчатого вала, поршневой группы и головки блока.

— Причины возникновения детонации:

• Причины, в силу которых возникает данное явление, можно разделить на три группы:

• октановое число бензина;
• конструктивные особенности ДВС;
• условия эксплуатации автомобиля.

— Влияние октанового числа:

• В отличие от дизельного двигателя, в котором воспламенение рабочей смеси происходит благодаря высокой степени сжатия, в бензиновом для этой цели применяется система зажигания. Смесь бензина и воздуха поджигается искрой, возникающей между электродами свечей.

• Степень сжатия у бензиновых моторов намного меньше, это связано с тем, что бензин не столь устойчив к детонации, как дизельное топливо. Основной характеристикой бензина является октановое число, отражающее его детонационную стойкость. Чем оно выше, тем сильнее можно сжать топливно-воздушную смесь.

• Если автомобиль, силовой агрегат которого рассчитан на применение топлива с октановым числом не ниже 95, заправить бензином марки АИ-92, то с высокой долей вероятности можно утверждать, что при высоких нагрузках рабочая смесь в цилиндрах будет детонировать.

• Однако проблема может появиться и в случае, если марка топлива соответствует рекомендациям производителя. Все дело в качестве бензина. Недобросовестные продавцы нередко самостоятельно повышают октановое число, путем добавления в горючее сжиженного пропана или метана. Эти газы очень быстро испаряются, после чего в баке остается низкооктановый бензин.

• Вследствие детонации низкооктанового топлива, в камере сгорания усиленно образуется нагар, который, в свою очередь, может вызвать такое явление, как калильное зажигание. В этом случае двигатель продолжает работать даже после выключения зажигания. Причины его возникновения в том, что воспламеняется топливно-воздушная смесь не от искры, а от раскаленных электродов свечи или нагара.

— Влияние конструктивных особенностей:

• Причины возникновения детонации могут крыться в конструктивных особенностях двигателя.
К их числу можно отнести:

• степень сжатия;
• форму камеры сгорания;
• форму днища поршня;
• наличие наддува;
• расположение свечей зажигания.

• Так, чем выше степень сжатия, тем ДВС более склонен к детонации. То же можно сказать и о системах наддува («надутым» моторам требуется высокооктановый бензин).

— Влияние условий эксплуатации:

• Не последнюю роль играют и условия, в которых эксплуатируется машина. Детонация может возникать при движении на повышенной передаче с низкой скоростью. Так, если попытаться въехать в гору на четвертой передаче со скоростью 30 км/ч, из-под капота незамедлительно раздастся характерный металлический стук.

• Свое влияние оказывает правильность работы системы зажигания (рабочая смесь в цилиндрах детонирует при раннем зажигании), исправность системы охлаждения двигателя, наличие нагара на поршнях и в камерах сгорания. Подвергают себя опасности автовладельцы, стремящиеся любыми способами уменьшить аппетит машины. С этой целью электронный блок управления «перепрошивается» для приготовления более бедной смеси, чем нужно. В результате ухудшается динамика авто, а при повышенных нагрузках возникает детонация.

Неисправности свечей зажигания

Регламент проверки и замены свечей зажигания указан в сервисной книжке к автомобилю. Часто свечи даже не проверяют — их просто меняют на новые при достижении определенного пробега. И всё же, чтобы топливная система и двигатель оставались в порядке, необходимо умение определять неисправности свечей и исправлять их.

Как часто стоит менять свечи, почему они могут ломаться и как они работают? Обо всём по порядку.

Для чего нужны свечи зажигания?

Свеча зажигания нужна для воспламенения топливно-воздушной смеси в двигателе. В бензиновых ДВС используются искровые свечи — именно о них мы и будем говорить далее.

Топливно-воздушная смесь «вспыхивает» в конце такта сжатия из-за электрической искры, которая образуется между электродами свечи зажигания. Если этой искры не будет, двигатель просто не заведется.

Проверка свечей зажигания не требует особых знаний и навыков, с ней сможет справиться даже неопытный автомобилист. Но сперва о том, как понять, что дело именно в свечах.

Как понять, что свечи неисправны?

Существуют три основных причины, которые вызывают неисправности системы зажигания:

  • позднее или раннее зажигание;
  • перебои зажигания в одном или нескольких цилиндрах;
  • полное прекращение зажигания.

Позднее зажигание характеризуется потерей мощности и перегревом двигателя, раннее — также потерей мощности, стуком в двигателе и увеличением расхода топлива.

Перебои зажигания в одном или нескольких цилиндрах чаще всего вызываются неисправностью свечи зажигания, порчей изоляции провода высокого напряжения, присоединяемого к свече, а также плохим контактом этого провода в наконечнике свечи или катушке зажигания.

К непосредственным неисправностям свечей зажигания относятся:

  • трещины изолятора свечи;
  • обгорание электродов или изменение зазора между ними;
  • отложения нагара на электродах.

Понять, что дело именно в свечах зажигания, поможет специальная проверка. Эта простая процедура не требует специального оборудования. Нужен лишь свечной ключ, свободное время и ваше пристальное внимание.

Как проверить, что свечи работают правильно

Поняв, что двигатель работает некорректно, проведите ревизию свечей зажигания. Есть несколько способов.

Попеременное отключение питания

Самый простой метод проверки — по очереди снимать катушки зажигания со свечей зажигания на заведенном двигателе. При этом нужно вслушиваться в работу двигателя: если после снятия провода со свечи звук мотора не изменился, значит именно она вышла из строя.

Например, если четырехцилиндровый двигатель «затроит» и вы отключите провод с рабочей свечи, мотор будет работать всего на двух цилиндрах. Изменения в работе ДВС будут сразу заметны — он, образно выражаясь, будет «чихать и захлёбываться».

Проверка «на искру»

Для этого нужно выкрутить свечу, надеть на неё провод, положить свечу на металлическую часть клапанной крышки и покрутить стартером. На исправной свече будет видно искру: чёткую и яркую.

Проверка тестером

Свечи зажигания можно проверить с помощью специального тестера (пробник искровой пьезоэлектрический), который продается в автомобильных магазинах. Для этого нужно снять со свечи наконечник с высоковольтным проводом, на его место установить до упора втулку гибкого соединителя
пробника. Прибор с усилием прижать подпружиненным щупом в его носовой части к «массе» двигателя. Несколько раз нажать и отпустить клавишу пробника, контролируя наличие или отсутствие вспышек индикаторной
лампы, расположенной в тыльной части корпуса прибора, и характерного треска искровых разрядов. Вспышки лампы в момент нажатия сигнализирует об исправности свечи, если же вспышки отсутствуют, то свеча неработоспособна.

Кроме того, внешний облик свечей также может многое рассказать об их состоянии:

  1. Раскол изоляции электрода. Легко определяется визуально. Проявляется в виде глубокой детонации независимо от температуры. Поломка «лечится» заменой свечей.
  2. Отложения и бархатистый нагар на свече. Причиной такого износа является плохое качество бензина. Если на свечах оседают отложения, заправку стоит сменить — иначе эти отложения испортят и другие детали мотора. Для исправления поломки свечи можно почистить или заменить.
  3. Перегрев. Определяется по сильному износу верхнего электрода и ярко белому цвету изолятора. Причинами перегрева могут быть неплотное закрывание клапанов или использование бензина с повышенным октановым числом. Необходимо также проверить маркировку: возможно, эти свечи просто не подходят для вашего мотора.
  4. Глянец или золотистая поверхность на свечах. Необходимо заменить свечи подходящими для данного двигателя.
  5. Красный нагар. Появляется при чрезмерном использовании различных присадок для топлива или масла, в составе которых присутствует марганец или свинец. При появлении красного нагара на свечах зажигания рекомендуется удалить его, а также произвести замену масла или бензина, в зависимости от того, куда заливалась присадка.
  6. Естественный износ свечи. По окончании эксплуатационного ресурса свеча покрывается окалиной (окислами железа и меди) и ржавчиной — в этом случае ее нужно заменить на новую.

Что будет, если вовремя не менять свечи?

При неисправных свечах происходят перебои зажигания, а несгоревшая смесь попадает на соты каталитического нейтрализатора. Двигатель не развивает паспортную мощность, динамика падает, ресурс навесного оборудования и самого агрегата уменьшается. В самых запущенных случаях неисправные свечи могут привести к дорогостоящим поломкам двигателя и топливной системы.

Как ухаживать за свечами зимой?

Перед зимой рекомендуется поставить новые свечи зажигания, даже если старые еще не отработали свой ресурс. Позже их можно будет вновь использовать при более благоприятных погодных условиях.

Налет, или нагар, на свечах особенно часто образуется в ходе недолгих поездок в холодное время года, когда двигатель не успевает прогреваться, а свечи — самоочищаться в процессе работы. Очистить их от отложений можно, если прогреть двигатель до обычной рабочей температуры и проехать некоторое время с оборотами выше холостых. Менять или чистить свечи можно только при заглушенном и остывшем двигателе.

Когда стоит менять свечи

Проверку свечей, а точнее их замену, проводят строго по техническому регламенту — он указан в сервисной книжке или руководстве по эксплуатации.

Ресурс обычной свечи с никелевым центральным электродом при эксплуатации на полностью исправном и отрегулированном двигателе составляет порядка 10-15 тысяч километров.

Что за это время происходит? С каждой искрой отщепляются, выжигаются маленькие частички металла. Это так называемая электроискровая эрозия. В результате стачивается боковой электрод, из-за чего увеличивается зазор и ухудшается воспламенение рабочей смеси.

У многоэлектродной свечи срок службы больше за счет распределения искрообразования. Два электрода — и свеча способна прослужить 40 тысяч километров, три — до 60 тысяч, а вот дальнейшее увеличение не продлевает жизненный цикл, потому что неизбежно изнашивается центральный электрод, для которого 60 тысяч километров — это предел.

Если вместо никеля применяются драгметаллы, то срок службы также увеличивается, но вместе с ним и цена. Если вас не смутит высокая стоимость платиновой или иридиевой свечи (стандартная — до 100 рублей, а иридиевая — до 400 рублей), то вместе с ней вы получите продленный срок службы, улучшенное воспламенение и, как следствие, бесперебойную работу двигателя.

Мы привели общую информацию о типах свечей — в реальности необходимо подходить к каждой ситуации индивидуально. Следуйте рекомендациям вашего автопроизводителя и всегда сверяйте данные с руководством по эксплуатации конкретной модели.

На что обращать внимание при покупке

Устройство свечи зажигания — не единственный параметр, на который стоит обращать внимание при выборе таких деталей. Важны еще две характеристики:

  • габаритные размеры свечи;
  • калильное число.

Что касается размеров, здесь всё просто: слишком маленькая свеча просто провалится в свечной колодец, в то время как большая в него не поместится.
Чтобы точно установить, какие свечи подойдут вашему автомобилю, стоит изучить рекомендации от автопроизводителя. Чаще всего эта информация есть в инструкции к авто, также уточнить этот вопрос можно у дилера или на форумах конкретной марки и модели.

В сети также без особого труда можно найти таблицы взаимозаменяемости свечей. В них собраны все габаритные параметры свечи, а их немало:

  • размерность резьбы на корпусе свечи;
  • вид установки свечи зажигания в головку блока цилиндров (плоская опорная поверхность или конусовидная);
  • размер под ключ (на 16,0 мм размер шестигранника, 19 мм и т.п.);
  • длина резьбы на корпусе свечи зажигания.

Чтобы не запоминать бесчисленное количество цифр и обозначений, достаточно отыскать ту саму таблицу взаимозаменяемости или конфигуратор, где достаточно вбить марку авто/модель/тип двигателя, и вам сразу предложат все подходящие варианты всех известных производителей.

важный критерий выбора, иллюстрирующий компрессию, при которой появляется неконтролируемое зажигание. Каждый бренд имеет собственные стандарты и шкалы тепловых показателей свечей. Если игнорировать этот показатель, можно довести двигатель до калильного зажигания — бесконтрольного возгорания топлива, спровоцированного не искрой, а контактом топливной смеси с раскалёнными деталями мотора или нагаром.

Определить, какое калильное число нужно для вашего двигателя, на глаз невозможно — это делает производитель на заводе. На свечу наносится соответствующая маркировка. Она иллюстрирует максимально разрешенную температурную нагрузку свечи, ее стойкость к калильному зажиганию и перегреву.

Пренебрегать этой маркировкой нельзя, поскольку на слух практически невозможно определить грань между нормальным зажиганием и калильным. Но если переход состоялся, перегретые поршни в считанные минуты разрушаются, а двигатель отправляется на ремонт. Негативные последствия на мотор оказывает и слишком низкая температура — в этом случае увеличивается нагар и снижается мощность мотора.

Для обычного автомобиля, как несложно догадаться, подойдут те свечи, которые работают в среднем диапазоне. Исключение составляют только спортивные автомобили или мотоциклы, использующие мотор с максимальной производительностью.

В обоих случаях лучшим советчиком послужат рекомендации завода-изготовителя вашего транспортного средства. К слову, схожие правила выбора относятся к любой спецтехнике: мото- и квадроциклы, лодки, снегоочистительная и сельхозтехника (бензопилы, косилки и прочее).

Самый простой способ выбора свечей — обратиться к дилеру или просмотреть руководство по эксплуатации автомобиля.

Причины возникновения детонации двигателя и способы её устранения

Детонация двигателя является одной из самых тревожных проблем транспортного средства, но не многие знают, что это такое и с чем связано. В принципе, она возникает, когда смесь воздух/топливо внутри цилиндра неправильно распределяется, что делает неравномерным горение. В нормальных условиях топливо сгорает в цилиндре в процессе смешивания с воздухом и необходимой энергией. Когда начинается взрыв внутри цилиндра, оно горит неравномерно, что может повредить стенки цилиндра и сам поршень.

Базовое понимание детонации

Детонация мотора появилась одновременно с рождением двигателя внутреннего сгорания и описывается как автоматическое зажигание газа в камере сгорания. В первое время не было возможности проверить её действие и бытовало мнение, что всё дело в зажигании. Тем не менее только в 1940 годах была проверена теория её возникновения, возможность обнаружения и последующие действия устранения этого явления.

Датчик детонации

На современных агрегатах установлен датчик детонации, который способен контролировать уровень опасности. Это устройство воспринимает, а в дальнейшем преобразовывает механическую энергию колебаний цилиндров в электрический импульс. По сути, датчик постоянно посылает сигналы в электронный блок управления двигателем, а сам блок следит за изменениями состава смеси и угла опережения зажигания. С его помощью также можно достигнуть более экономичной работы при максимальной мощности двигателя.

С чего начинается детонация

На видео показано, что такое детонация двигателя:

Когда двигатель переходит в детонацию, слышится громкий шум. Поскольку её последствия очень печальны, важно определить, что является причиной такого взрывного горения горючей смеси. Чтобы устранить проблему, возможно, нужно изменить работу двигателя, в противном случае она может его разрушить в короткий промежуток времени.

Характерный звук от двигателя в процессе этого явления обусловлен давлением волны в случае сгорания от вибрации стенок цилиндра. Газ и форма, размеры и толщина камеры сгорания и стенки цилиндра определяют высоту звуковой волны.

Детонация двигателя на холостом ходу может произойти после прохождения транспортным средством условий, которые способствуют повышению нагрева деталей силового агрегата. Даже если выключить зажигание, под воздействием энергии коленчатый вал продолжает движение, что приводит к попаданию топлива в цилиндр мотора, а там оно успевает нагреться до такой температуры, что само по себе воспламеняется.

Причины детонации

На видео рассказано о причинах детонации двигателя:

Детонация двигателя имеет один из самых разрушительных эффектов в любом агрегате. Поэтому нужно немедленно узнать, как устранить её, обнаружив следующие причины взрывного горения в цилиндрах:

  • низкое качество топлива;
  • низкое октановое число топлива;
  • грязный или забитый топливный фильтр;
  • неисправные форсунки;
  • ограниченные топливные инжекторы;
  • неправильное функционирование топливного насоса;
  • плохой датчик O2;
  • неправильно подобранные свечи зажигания;
  • проблемы охлаждения мотора;
  • проблемы управления двигателем.

Обратите внимание, что каждая из этих возможных причин является относительной. То есть нет абсолютного времени, смещения силы или опережения зажигания, что гарантируют появление детонации. Равным образом не существует никаких абсолютных параметров, которые гарантируют, что такого явления не произойдёт.

Причин много, остановимся на более распространённых из них.

Слишком низкое октановое число топлива в автомобиле

Октановое число топлива

Одной из причин детонации двигателя является низкое качество и низкое октановое число топлива, которое может вызвать целый кластер проблем, таких как повышенная температура камеры сгорания и более высокое давление в цилиндрах.

Октановое число показывает, какую степень сжатия может переносить бензин — чем выше рейтинг, тем топливо более устойчиво к возгоранию. Вот почему более сложные двигатели высокого давления требуют более дорогого топлива.

Октановое число бензина иногда называют антидетонационным индексом. Производители рекомендуют определённый вид смеси для достижения максимальной производительности в своих транспортных средствах.

Эти проблемы могут привести к предварительному зажиганию, а это приводит к тому, что топливо сгорает в двигателе раньше, чем следовало бы. Есть два способа, когда бензин может воспламениться в камере сгорания: от свеч зажигания или от неправильной степени сжатия. Это хрупкое равновесие и любой фактор может испортить весь процесс. Если сжатие двигателя является слишком низким, это приводит к тому, что топливо не сгорает полностью, а оставшиеся компоненты прилипают к внутренним частям камеры. Это накопление отрицательно влияет на цилиндры, что является распространённой причиной взрывного горения.

Нагар на стенках цилиндра

Нагар на стенках цилиндра

Все виды топлива должны иметь определённый уровень очистки, однако этого может быть недостаточно, чтобы остановить отложения нагара. Когда образуются отложения, объём цилиндра эффективно уменьшается, что увеличивает сжатие, которое может вызвать детонацию. Для борьбы с ним сначала попробуйте приобрести моющие присадки в магазине автозапчастей, а затем изменить топливо.

Неправильные свечи зажигания

Использование неправильных свечей зажигания является ещё одной причиной детонации двигателя. Водители часто не понимают рекомендаций производителя, покупая неправильные приборы зачастую с целью экономии. Поскольку свечи зажигания помогают контролировать внутреннюю среду двигателя и работают в довольно точных условиях, неправильно подобранные создают условия для неправильного сжигания топлива. Они могут привести к наращиванию сгорания в камере и повышению температур ходовых частей, которые являются одними из причин возникновения детонации.

Эти три причины являются наиболее распространёнными, а в плане исправления ситуации — наименее дорогостоящими. Если ваш автомобиль по-прежнему имеет детонацию в двигателе после устранения этих причин, оправляйтесь в автосервис.

Как устранить детонацию

На видео рассказано, как можно устранить детонацию двигателя:

Разобравшись, что такое детонация и какие наиболее вероятные причины её возникновения, займёмся тем, как устранить это взрывное горение горючей смеси.

Более высокая скорость помогает снизить вероятность её появления, потому что она сокращает время сжигания. Максимальное давление, следовательно, уменьшается и смесь воздух/топливо не будет подвержена воздействию высоких температур. Примером этому является тот случай, когда вы ведёте свой автомобиль по прямой ровной дороге с холма. Когда вы снова едете в гору, вы начинаете терять скорость и иногда можете услышать, как ваш двигатель детонирует. Таким образом, чтобы получить ускорение, вы переключаетесь на одну-две передачи ниже и ускоряетесь снова, тем самым убирая такое явление.

Повышение влажности на самом деле также снижает риск детонации. Высокое содержание воды в воздухе способствует снижению температуры горения.

Наиболее распространённые трюки (и простые варианты), используемые водителями для получения максимальной производительности без детонации:

  1. Использование более высокооктанового топлива.
  2. Торможение на опережение зажигания.
  3. Снижение температуры в камере сгорания. Эта задача может быть решена посредством интеркулера или с помощью нагнетания воды. Охладитель принимает входящий нагнетённый воздух и передаёт его через серию воздушных охладителей, таким образом уменьшая температуру.

На видео показано, как происходит детонация дизельного двигателя:

Детонация двигателя не новая проблема, производители пытались устранить или уменьшить её возникновение на протяжении многих лет. Это сложный процесс, что включает в себя множество различных факторов, но чтобы по-настоящему понять, как работает двигатель, вы должны понять, отчего происходит детонация, и изучить шаги, которые ей способствуют.

Всегда обращайте пристальное внимание на все посторонние шумы и стуки, которые исходят от мотора вашего автомобиля, потому что они могут указать на это явление в камере сгорания и должны быть немедленно убраны.

Хотя детонация может быть потенциально опасной для двигателя, ею легко управлять, как только вы поймёте причину возникновения.

Детонация двигателя

Детонация двигателя – несвоевременное или самостоятельное воспламенение топливно-воздушной смеси в камере сгорания, которое отличается взрывным характером протекания процесса горения топлива. Сопровождается образованием ударной волны, повышением температуры внутри камеры сгорания и ее усиленным коксованием. По своему разрушительному воздействию на составные элементы двигателя (ЦПГ и КШМ) детонация занимает первое место в списке аномальных процессов сгорания топлива, таких как калильное зажигание (КЗ) и дизелинг.

  • использование бензина, который имеет недостаточную детонационную стойкость (октановое число);
  • сбои в системе зажигания, вызывающие несвоевременное воспламенение смеси во время такта сжатия;
  • увеличение степени сжатия двигателя в результате скопления нагара или вмешательств в конструкцию силового агрегата;
  • неисправности системы охлаждения двигателя, которые приводят к перегреву ДВС;
  • отклонения в процессе смесеобразования, результатом чего становится приготовление обогащенной смеси;
  • конструктивные особенности силового агрегата, которые предопределяют расположенность двигателя к детонации;

На такте сжатия поршень движется в ВМТ (верхняя мертвая точка). Нормальный процесс сгорания смеси топлива и воздуха происходит не моментально, а требует небольшого промежутка времени. Смесь в цилиндре специально поджигается раньше того момента, когда поршень достигнет ВМТ и начнет после этого опускаться вниз. Сгорание топливного заряда должно быть плавным и полноценным, что позволяет в итоге передать поршню максимум тепловой энергии строго в тот момент, когда он начинает опускаться вниз. Также плавность горения смеси позволяет минимизировать нагрузки, которые создают расширяющиеся в камере сгорания газы.

Совокупность давления поршня на такте сжатия, давления от сгорания части смеси и роста температуры приводит к тому, что в оставшемся топливном заряде наблюдается создание соединений в виде альдегидов, спиртов, перекисей и т.п. Указанные соединения вступают затем в цепную реакцию, результатом которой становится самостоятельное взрывное точечное воспламенение смеси.

В тех местах, где происходит взрыв, отмечен стремительный рост температуры, а также снова создается взрывная волна. Скорость распространения фронта пламени от такого детонирования топлива в цилиндре может превышать 2300 метров в секунду. При этом процесс нормального сгорания топливно-воздушной смеси предполагает распространение со скоростью всего 25-30 метров в секунду.

Удар взрывной волны, которая движется очень быстро, принимают на себя стенки камеры сгорания и цилиндров. Далее по аналогичному принципу происходят новые взрывы в местах самостоятельно воспламеняющихся частей заряда топливно-воздушной смеси.

Появление повторяющихся взрывных волн, воздействующих на стенки цилиндров, приводит к закономерному росту ударных нагрузок на конструктивные элементы ДВС. Детонация двигателя проявляется в виде звонкого металлического стука.

Бить аккуратно, но сильно: что такое датчик детонации и как его проверить без сканера?

Есть в автомобиле такой датчик – датчик детонации. Многие знают, что он существует, некоторые даже скажут, что он каким-то чудесным образом как-то следит за детонацией (назначение датчика выдаёт его название). А что дальше? Как он это делает и что будет, если он вдруг перестанет работать? И как узнать, что он не работает? Всё намного проще, чем кажется.

Что такое детонация и зачем за ней следить ​

Все знают, что для работы двигателя внутреннего сгорания требуется то самое сгорание – воспламенение топливной смеси. Для этого в бензиновом моторе есть свеча зажигания, которая поджигает смесь в конце такта сжатия.

Обычная скорость распространения фронта пламени составляет 30-50 м/с. Но иногда возникает такая штука, которая правильно называется сгорание во фронте ударной волны. В этом случае скорость сгорания может возрастать до 2000 м/с. Складывается ситуация, когда нормального распространения фронта пламени уже нет – есть взрыв. А это и есть детонация.

С точки зрения физики выглядит довольно занудно, но если упростить, то можно сказать, что нарушается порядок сгорания топливно-воздушной смеси. При детонации фронт пламени даже не успевает дойти до краёв камеры сгорания, и смесь там самовоспламеняется под действием возрастающих температуры и давления.

При детонации возникает звук, услышав который, было принято говорить про «стучащие пальцы». Разумеется, поршневые пальцы во время детонации не стучат – не те там зазоры. Звенеть начинают сами стенки камеры сгорания.

Ещё иногда с детонацией путают совсем уж другое явление, при котором мотор не хочет останавливаться после выключения зажигания сразу, а иногда даже может прокрутить «в обратку» (конечно, речь идёт в первую очередь о старых карбюраторных моторах). Само собой, это не детонация, а калильное зажигание – явление, при котором топливно-воздушная смесь загорается сама по себе от слишком горячих деталей (например, от перегретых свечей зажигания с неправильно выбранным калильным числом). Впрочем, если детонация зашла слишком далеко и мотор от неё страдает со слишком завидной регулярностью, она вполне может вызвать калильное зажигание – детонация приводит к перегреву мотора.

Детонация – штука очень вредная. Она вызывает колоссальные ударные нагрузки на детали ЦПГ, она вполне может разрушить и поршневые кольца, и сами поршни. А если не обращать на неё никакого внимания, то и блок.

Подробно о причинах детонации рассказывать не буду – есть риск надолго уйти в сторону от датчика детонации и потонуть в болоте ньютонианства и менделеевщины. Если коротко, причин много: от плохого или «неправильного» бензина с низким октановым числом до кривой прошивки при чип-тюнинге. Впрочем, при очень кривом чип-тюнинге диагностику могут просто «порезать», и ошибки по датчику детонации не будет. Будет только звук. А ещё могут быть виноваты нагар на поршнях и в камере сгорания, бедная смесь, перегрев мотора или езда на слишком низких оборотах при высокой нагрузке.

Все современные моторы работают на грани детонации (как правило, при очень раннем угле опережения зажигания). В этом случае удаётся получить максимальный КПД. В эпоху трамблерных моторов с автоматами угла опережения зажигания добиться очень точного угла было сложно, поэтому тогда «пальцы стучали» часто.

Сейчас за угол опережения отвечает совсем небольшой датчик детонации, сигнал с которого позволяет позволяет изменять и этот угол, и при необходимости – состав топливной смеси.

Если датчик перестанет корректно работать, теоретически ничего страшного быть не должно: зажигание должно стать позже (в ЭБУ моторов такой отказ предусмотрен, и в случае, если ЭБУ потеряет сигнал, коррекция угла будет невозможной, но зажигание станет слишком поздним), детонации не будет, но ехать машина будет заметно хуже. Возможны и другие последствия: перегрев мотора, нагар на свечах, тот самый звук детонации, калильное зажигание, рост расхода бензина. Многое зависит от того, чем вызвана сама детонация. Если на моторе с прямым впрыском насмерть загажена камера сгорания, никакое смещение угла к позднему значению не спасёт. Ну и, конечно же, может загореться Check Engine. Что в этом случае делать?

Найти и обезвредить!

Разумеется, самый простой способ – это подключить сканер и считать ошибку. Но вряд ли у всех автолюбителей где-то в кладовке между дрелью и микроскопом лежит диагностический сканер (всякую ерунду из китайских магазинов я сканером не называю принципиально, хотя не отрицаю способность этой ерунды иногда что-нибудь показать). Поэтому попробуем обойтись без сложного оборудования.

Сначала надо этот датчик найти. Звучит смешно, но это так. Искать его нужно на блоке цилиндров. Проще всего дело обстоит с рядными «четвёрками»: датчик детонации обычно стоит ровно посередине блока между вторым и третьим цилиндрами. Там его и ищите, обычно – чуть ниже впускного коллектора. Такое расположение датчика на блоке позволяет ему «услышать» детонацию всех четырёх цилиндров, причём расположение мотора – продольное или поперечное – на положение датчика никак не влияет.

Сами датчики бывают двух типов: резонансные и широкополосные. Задача у них одна на всех: обнаружить стук в моторе (то есть ту самую детонацию), но алгоритмы работы немного разные. Резонансный датчик настроен на определённую частоту детонации, в которой он и проверяет шум. Частоту рассчитывают по формуле f(кГц)=900/(𝚷 * r), где r – радиус поршня, а 𝚷 – число Пи (3,1415. ). Если резонансный датчик слышит на этой стук с этой частотой, он впадает в панику и просит ЭБУ принять соответствующие меры. «Слышит» он их с помощью пьезоэлемента. Таким образом, датчик – это просто акселерометр, который способен преобразовать колебания блока в электрические сигналы.

Широкополосный датчик тоже слушает звук, но он не сконцентрирован на какой-то определённой частоте, а просто передаёт в ЭБУ все стуки. А тот уже сам думает, детонация это или нет и что теперь делать.

Отличить эти датчики просто: к резонансному подходит один провод, к широкополосному – два.

Если ЭБУ понимает, что началась детонация, оно начинает изменять угол опережения, делая зажигание более поздним. Поменяет и послушает датчик. Есть детонация? ОК, ещё немного подвину. Пропала? Отлично, вот так и поедем!

Допустим, датчик удалось найти и даже снять с машины. Что дальше? Есть несколько простых способов его проверки, но я традиционно расскажу только о самом элементарном. Для этого понадобится мультиметр, который умеет измерять очень маленькое напряжение – тысячные доли вольта, милливольты (проверьте свой – у моего, купленного когда-то за 120 рублей, порога не хватает). Выставляем мультиметр в режим измерения напряжения, к корпусу датчика прикладываем «минус», а плюсовой щуп аккуратно прижимаем к разъёму управляющего контакта. Теперь нужно зажать датчик в кулаке и немного постучать кулаком по столу. Так как пьезоэлемент ушей не имеет, слышит он именно удары, и исправный датчик реагирует на них изменением напряжения. Изменения очень маленькие – приблизительно в пределах 150 мВ, а если стучать слабенько, то и вовсе 30-40. В этом случае (если хотя бы этот минимум есть) нужно стукнуть кулаком с датчиком чуть сильнее. Если напряжение в момент удара хотя бы немного скакнуло повыше, датчик исправен. Если же никакой реакции на удары нет, датчик, скорее всего, умер. Стучать по нему молотком в попытке его реанимировать смысла нет – больше шансов добить очень чувствительный пьезоэлемент, чем восстановить работоспособность датчика.

Теоретически можно ещё проверить сопротивление датчика, но для этого нужно знать точное значение сопротивления датчика с вашей машины. Удары как-то проще и надёжнее.

Что делать дальше?

Есть, конечно умельцы, которые эти датчики восстанавливают или подбирают похожий датчик от другой машины, «подпиливая» его по месту дополнительными резисторами и конденсаторами. Наверное, иногда другого выхода нет (ну, может, они ездят на Bugatti Veyron, и найти этот датчик быстро и дёшево не получается), но всё-таки лучший способ – поставить новый и успокоиться, благо стоит обычно недорого. К сожалению, в жизни бывают ситуации сложнее: датчик рабочий, а какие-то ошибки он не показывает.

Тут всё просто: надо проверять проводку. В ней тоже бывают «глюки», а показания датчика детонации для нормальной работы ЭБУ должны быть точными.

Ну и последнее. Иногда датчик детонации может сходить с ума от посторонних шумов, которых мотор издавать не должен. Цоканье гидрокомпенсаторов, «дизеление», трески фазовращателей, стук цепного ГРМ – все эти посторонние звуки иногда случайным образом датчик может посчитать детонацией. В этом случае должны насторожить ненормальные углы опережения зажигания, хотя сам датчик окажется исправным.

Как я уже говорил, датчик детонации – не та деталь, выход из строя которой остановит машину. Нет, ехать она будет. Но расслабляться не стоит, потому что если детонация есть, она убивает мотор очень быстро. Особенно современный мотор – небольшого объёма и с наддувом. Так что если есть какие-то подозрения, лучше сразу поехать в сервис.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector