Детонация двигателя: что это такое?

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.
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.

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.

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:
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:
http://www.youtube.com/watch?v=ig4F4bx5QOk
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:

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.

Что такое детонация двигателя?

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

Как проявляется детонация

Возникновение детонации в цилиндрах сопровождается металлическим звоном. При этом сам мотор вибрирует, что передается на кузов, а также запозданием прекращения работы (после отключения зажигания двигатель некоторое время еще работает). Если эти симптомы появились – в цилиндрах двигателя происходит детонационное сгорание.
В бензиновом двигателе топливовоздушная смесь, которая закачана в цилиндры, предварительно сжимается поршнем, что обеспечивает смесеобразование и повышение температуры, которая сказывается на воспламеняемости. Находящуюся под давлением смесь поджигает искра свечи зажигания.
При этом образуется фронт пламени, который  распространяется по всему объему от точки воспламенения к краям. Процесс распространения  медленный – 20-30 метров в секунду.

Сгорание топлива сопровождается возрастанием температуры внутри цилиндра и  давления, которое и выступает как энергия, преобразуемая в механическое действие.

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

Видео: ДЕТОНАЦИЯ НАГЛЯДНО

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

Детонационное сгорание и калильное зажигание

Детонационное сгорание и калильное зажигание часто путают между собой. Коротко охарактеризовать их можно так: калильное зажигание – самопроизвольное воспламенение смеси от сильно разогретых элементов, расположенных в цилиндре. Детонация – самостоятельное поджигание смеси в результате воздействия давления (при сильном сжатии смеси происходят процессы, приводящие к самовоспламенению).
При этом детонация — процесс, который возникает при резкой смене режима работы двигателя и носит кратковременный характер. Она появиться может при резком нажатии на педаль газа.

В результате смесь обогащается, но обороты двигателя еще не соответствуют требуемым.

Из-за богатого топливом состава смеси возникает детонационное сгорание, но как только мотор выйдет на нужные обороты, детонация исчезает и процесс горения становится нормальным.

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

Причины возникновения

Причины появления детонации:

Видео: Детонация двигателя и методы устранения в прошивке

Последствия детонации

Воздействия ударных нагрузок и температуры пагубно влияет на элементы ЦПГ, клапанов, свечей.
Ударные нагрузки приводят к:

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

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

Где искать причину?

При появлении детонации в первую очередь обращаем внимание на качество бензина.
Благодаря  смене топлива от проблемы избавляемся. Далее уже проверять остальные условия – выставить зажигание, проверить работу топливной системы и т. д.
Если появляется калильное зажигание, то в этом случае помогает раскоксовка мотора.
(Пока оценок нет)
Загрузка…
(Пока оценок нет)
Загрузка…

Детонация двигателя – признаки, причины, способы устранения + видео

Многие водители уже знают, что такое детонация двигателя при выключении, причины этого явления могут быть самыми разными. Но все же дадим определение этому понятию.
Детонация – это своеобразная ударная волна, образованная самовоспламенившимся топливом еще до момента критических условий для естественного возгорания горючей смеси, то есть до прихода искры от свечи зажигания или до достижения нужного давления (в дизелях).

Детонация двигателя – устанавливаем причины

Одной из причин ее демонстрации является слишком раннее зажигание, что можно определить по характерному звонкому стуку в двигателе. Возникает он в результате преждевременного воспламенения горючей смеси.
При правильной установке угла опережения зажигания смесь воспламеняется немного, не доходя до верхней мертвой точки (2-3 градуса). То есть начало вспышки происходит тогда, когда поршень еще не закончил восходящее движение, а завершается в момент начала возврата в нижнюю мертвую точку.
Если же воспламенение происходит слишком рано, то возникает обратный удар, что и вызывает неприятный звук детонации двигателя. Еще одна причина детонации – это применение топлива с более низким октановым числом, чем предусмотрено правилами эксплуатации данного автомобиля.

К чему это приводит? В результате использования низкооктанового топлива в камере сгорания происходит образования нагара (сажи), а это приводит к критическим последствиям.

Многие водители сталкивались с тем, что после выключения зажигания двигатель не останавливается, а продолжает работать рывками, издавая неприятный звон. В такие моменты раскаленный нагар фактически играет роль свечи зажигания. Воспламенение топливной смеси происходит хаотично.

Звук детонации двигателя – стоит ли обращать внимание на дефект?

К чему приводит сильная детонация двигателя, признаки которой изложены выше?

• Во-первых, существенно падает мощность мотора и происходит интенсивный износ деталей кривошипно-шатунного механизма.
• Во-вторых, в результате этих негативных процессов двигатель сильно перегревается, что приводит к разрушению поршней и поверхности цилиндров.
• В-третьих, если не устранить причину детонации, может прогореть прокладка под головкой цилиндров.

Иногда для увеличения крутящего момента повышают угол опережения зажигания, что является одной из самых распространенных причин возникновения детонации. Существенно увеличивается риск ее появления, если осуществлялось самостоятельное и неоправданное изменение заводских регулировок для соотношения в горючей смеси топлива и воздуха (обедненная смесь).

Как устранить детонацию двигателя – полезные советы

Естественно, мы должны посоветовать, как устранить детонацию двигателя, приступим.

Что такое детонация двигателя. Особенности, причины возникновения и чем опасна

Сегодня мы узнаем, что называется детонацией двигателя автомобиля, что происходит в силовой установкой при детонационных процессах и каковы основные причины возникновения сбоев в работе мотора
ЧТО ТАКОЕ ДЕТОНАЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ. ОСОБЕННОСТИ, ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ЧЕМ ОПАСНА
Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется детонацией двигателя автомобиля, что происходит в силовой установкой при детонационных процессах и каковы основные причины возникновения сбоев в работе мотора.
 Кроме того, расскажем про то, насколько опасна детонация двигателя для узлов силовой установки, как распознать и не допустить появления взрывных процессов в цилиндрах мотора, а также,каким образом данная неприятность способна влиять на срок службы двс. В заключении поговорим о том, почему дизельные двигатели почти лишены проблем с детонационными процессами, которые образуются в камерах сгорания топливно-воздушной смеси и как можно устранить такую неисправность в силовой установке.

В процессе эксплуатации любого двигателя его износ ежедневно увеличивается и происходит это до определенного периода времени.
В том случае, когда происходит плавное изнашивание силовой установки, то как правило, это осуществляется не заметно и двигатель продолжает работать в штатном режиме.
Однако, когда штатный режим работы мотора сбивается и сгорание топливной смеси в камерах цилиндров протекает с нарушением воспламенения, то это может приводить в серьезным последствиям для узлов силовой установки.

Первыми ласточками, которые свидетельствуют о проблемах в цилиндрах двигателя являются потеря мощности и повышенный расход моторного масла с топливом. Зачастую детонацию вызывает чрезмерный нагар на стенках цилиндров, что вызывает уменьшение объема камеры сгорания и как следствие процесс приводит к разрушительным последствиям в двигателе.

 ЧТО ТАКОЕ ХОНИНГОВАНИЕ ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ

ЧТО ТАКОЕ КАПИТАЛЬНЫЙ РЕМОНТ ДВИГАТЕЛЯ
Итак, чтоже такое детонация силовой установки? Детонацией называется процесс протекающий в моторе автомобиля, который сопровождается взрывным воспламенением топливно-воздушной смеси в камерах сгорания цилиндров силовой установки.
Справочно заметим, что оптимальной волной воспламенения смеси является скорость в 30-50 метров за секунду времени, а при возникновении детонации, скорость пламени может достигать 1500-2000 метров за секунду.
Ударная волна, возникающая в камере сгорания очень пагубно сказывается на всех деталях, с которыми она соприкасается.
Как правило, первыми узлами мотора, которые начинают страдать от детонации являются кривошипно-шатунный механизм, стенки блока цилиндров, голова блока (гбц) и клапана силовой установки.

1. ОСОБЕННОСТИ, ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ЧТО ПРОИСХОДИТ ПРИ ДЕТОНАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ

В подавляющем большинстве детонационные процессы возникают в бензиновых силовых установках, так как дизельные моторы функционируют иначе.

Для того, чтобы понять, как возникает детонация в двигателе, первоначально нужно рассмотреть нормальные условия работы бензинового мотора.
Как мы знаем, бензиновый двигатель работает таким образом, что на такте сжатия топливно-воздушной смеси, в верхней мертвой точке камеры сгорания происходит искра от свечи, которая обеспечивает воспламенение топлива.

Справочно заметим, что угол опережения при воспламенении свечи находится примерно в 2 градусах от верхней мертвой точки.
То есть получается такая ситуация, что поршень не успевает подойти к самому верху камеры сгорания, а искра уже подалась, что вызывает молниеносное возгорание топлива.

Однако основная область горения пламени в камере, происходит в тот момент, когда поршень опускается вниз, то есть фронт воспламенения, как бы подталкивает элемент цилиндра в нужнем направлении.

Благодаря таким “телодвижениям” в двигателе,происходит оптимальная работа мотора. Таким образом, еще раз обобщим: первоначально происходит сжатие в камере сгорания, затем осуществляется процесс воспламенения от свечи зажигания и наконец созданное пламя толкает поршень вниз, а как следствие автомобиль начинает движение.

А теперь давайте рассмотрим, какие же процессы происходят при детонации? Как видим при нормальной работе двигателя происходит плавное воспламенение топливно-воздушной смеси в камере сгорания.
В том случае, когда поршень еще не успевает дойти до верхней мертвой точки, а топливно-воздушная смесь уже возгорается, причем с таким мощным фронтом горения смеси, что это напоминает настоящий взрыв в цилиндре.
Таким образом, получается такая ситуация, что когда те поршни, которые поднимаются вверх к верхней мертвой точки они начинают испытывать колоссальные перегрузки. Такое функционирование силовой установки не является нормальным, так как топливо в камере воспламенятся не от искры свечи, и из-за высокого давления.

Если мотор работает именно так, как мы описали, то двигатель способен достаточно скоро выйти из строя, потому что детонация раз за разом просто уничтожает детали внутри цилиндра своими взрывами.

Итак, из-за чего же возникает детонация в камерах сгорания двигателя. Основных причин появления детонационных процессов в цилиндрах не так много, однако такой аномальный режим работы силовой установки может просто напрочь вывести из строя ключевые узлы мотора, причем происходит это довольно быстро.
Основные причины возникновения детонации:
– Как мы знаем каждый современный двигатель обладает определенной степенью сжатия и как правило, он рассчитан под ту или иную марку топлива.
Например автопроизводитель рекомендует заливать тот же бензин с минимальным октановым числом в 95 единиц, а мы постоянно льем 92-ой, то благодаря этому создается детонация в цилиндрах.
Те единицы, которые указываются на заправках, как раз и указывают на стойкость топлива к детонационным процессам. Проще говоря, если двигатель рассчитан на степень сжатия в 10 единиц, то к примеру, если мы зальем 80-ый бензин, то он воспламенится не от искры, а за счет давления или сжатия.
Таким образом, если на лючке бензобака у нас указаны цифры с минимально допустимым бензином в 95 октановых чисел, то не стоит заливать топливо с показателями ниже этих. В том случае, если автомобиль находится на гарантии, то такое нарушение регламента будет являться хорошим поводом для снятия нас с нее.
– Поддельное или некачественное топливо косвенно касается вышеописанного пункта, только в этом случае мы думаем, что покупаем одну марку бензина, а по факту нам продают другую, как правило, хуже качеством. В этом случае, детонация мотора также обеспечена;
– Уменьшение объема камеры сгорания, которое происходит в связи с неправильной эксплуатацией автомобиля, в следствии использования некачественного топлива. Когда автовладелец систематически заливает бензин низкого качества, то со временем камеры сгорания цилиндров зарастают налетом или отложениями. Такие отложения, которые появляются, как на стенках цилиндров, так и на поршнях, уменьшают объемы камер сгорания, следственно степень сжатия мотора значительно повышается. Признаком уменьшения объема цилиндров из-за отложений,зачастую служит специфический металлический звук при работе двигателя.
– В связи с неправильно настроенной системой зажигания, которое особенно характерно для карбюраторных моторов в процессе эксплуатации транспортного средства могут также возникать детонационные процессы в камерах сгорания топлива. Как правило, если в автомобиле выставлено именно ранее зажигание, то детонация приходит к мотору достаточно быстро.
– В том случае, если система охлаждения двигателя находится в неисправном состоянии, в следствии наличия пробок и рабочая температура мотора постоянно высокая, то давление в камерах сгорания топлива начинает стремительно расти. Опять же такая ситуация служит хорошим началом для образования детонационных процессов в силовой установке.
Кроме вышеописанных основных причин, которые способны вызывать детонацию в двигателе, порой не менее весомым признаком появления взрывного воспламенения топлива в камерах сгорания мотора является не продуманная конструкция узлов силовой установки, например не правильные формы поршней, шатунов, камер сгорания и прочих элементов. Однако, как правило, большинство современных двигателей практически лишены проблем с не продуманной конструкцией узлов мотора, поэтому упор в поиске причин, стоит делать на пункты, которые мы описали ранее.
2. ЧЕМ ОПАСНА И КАК ОБНАРУЖИТЬ ДЕТОНАЦИЮ ДВИГАТЕЛЯ

А теперь давайте все таки подробней разберемся, чем так опасна детонация для силовой установки.

Как мы говорили ранее, при детонационных процессах образуется взрывообразное воспламенение топливно-воздушной смеси, скорость перемещения в камере сгорания, которой порой достигает 2000 метров в секунду, при норме в 30-40 метров в секунду.
Кроме высокой скорости перемещения, такое воспламенение обладает еще и не малой температурой в 3000-4000 градусов по Цельсию.
Поэтому такие детали двигателя, как поршни, стенки цилиндров, клапана, голова блока, прокладка гбц и прочие компоненты мотора находятся под мощнейшей нагрузкой. Проще говоря, исходя из своей конструкции они просто не рассчитаны на такие “издевательства“.
В том случае, если детонация в двигателе длится продолжительное время, то зачастую первыми прогорают поршни с клапанами, а затем черед может наступить головки блока, которая просто оплавляется. Наряду с прогоранием поршнем также часто выходит из строя прокладка головки блока цилиндров. Прокладка под воздействием сильного давления с высочайшей температурой просто слетает со своего места и сгорает. Вот поэтому не зря многие специалисты по обслуживанию и ремонту транспортных средств называют детонационный процесс самым опасным разрушительным влиянием на внутренние узлы силовой установки.
Как же распознать надвигающуюся проблему и не допустить ее пагубное влияние на мотор? В принципе обнаружить симптомы начинающейся детонации довольно просто. При начальной детонации, силовая установка начинает функционировать не стабильно, то есть возникает подтраивание, характерный металлический звук при работе (со стороны звук напоминает удары молотка о металл), если мотор с цепным приводом, то цепь начинает перемещается по шестерням намного тише обычного, а мощность заметно снижается, то есть при нажатии на педаль газа у автомобиля не появляется тяги.
Для того, чтобы не допустить такого страшного сна для любого автовладельца, как детонация существуют легкие правила помогающие избежать проблемы. Самое главное действие помогающее предотвратить появление детонации – это использование только той марки топлива, которое указано в документации на автомобиль, то есть рекомендованное автопроизводителем. Чтобы не быть обманутым в плане качества топлива, заправляться нужно только на проверенных АЗС, лучше на сетевых. Иногда для профилактики стоит повышать обороты двигателя, чтобы прочистить образовавшийся налет в камерах сгорания. Кроме того, рекомендуется четко по регламенту производить плановую замену охлаждающей жидкости и прочищать радиатор, а также не допускать перегревов 

Устройство автомобилей


Детонация двигателя – это процесс самопроизвольного воспламенения горючей смеси в цилиндрах, носящий характер взрывной волны. Чаще детонации подвержены бензиновые двигатели, в которых рабочая смесь воспламеняется принудительно, но иногда явления детонации проявляются и у дизелей.

Попробуем разобраться в физической природе детонации и причинах, вызывающих ее, пристальнее рассмотрев процесс сгорания топлива в цилиндрах двигателя.
Попавшая в цилиндр двигателя во время такта впуска горючая смесь перемешивается с остатками отработавших газов, образуя рабочую смесь, и начинает быстро сжиматься в процессе такта сжатия.
На подходе поршня к верхней мертвой точке рабочая смесь сильно разогревается за счет сжатия и контакта с горячими деталями кривошипно-шатунного механизма, после чего в требуемый момент цикла воспламеняется искрой зажигания.

Горение распространяется по объему камеры сгорания лавинообразно, увеличивая давление в цилиндре, толкая поршень и совершая, таким образом, полезную работу.

Таков механизм протекания нормального процесса горения. Но иногда он может нарушаться.
Ничего в природе не происходит в единый миг, и рабочая смесь тоже воспламеняется не одновременно по всему объему камеры сгорания, – горение начинается у места запала смеси искрой, в центральной части камеры, а затем быстро распространяется к периферии. По мере роста очага возгорания создается так называемый фронт горения (или фронт пламени), на границе которого образуется зона повышенного давления и температуры.
Часть рабочей смеси, до которой фронт пламени доходит в последнюю очередь, нагревается дополнительно в результате прироста давления со стороны фронта пламени.
Тем не менее, при достижении температуры самовоспламенения очаги горения в этих зонах, чаще всего, не возникают из-за местного недостатка кислорода и относительно большого времени протекания первой стадии сгорания, что характерно для периферийных зон.

Однако несгоревшая смесь в этих зонах чрезвычайно активизируется и оказывается на границе теплового взрыва. Из-за высокого давления и больших температур несгоревшая горючая смесь образует очень активные химические соединения – альдегиды, спирты, перекиси и т. д.

При достижении критических значений температуры и давления между соединениями возникают цепные окислительные реакции, приводящие к самопроизвольному воспламенению смеси, и сопровождающиеся мощным выбросом энергии взрывного характера.
В эпицентре такого мини-взрыва образуется взрывная волна, которой распространяется по цилиндру с невероятной скоростью.
Ударные волны со стороны таких очагов самовоспламенения вызывают, в свою очередь, самовоспламенение хорошо подготовленной к этому смеси. Это вызывает еще большее повышение давления, под действием которого фронт пламени принудительно ускоряется.

Скорость его может превысить скорость звука и достичь 1500…2300 м/с, что характерно для взрывного горения. Для примера – при нормальном горении скорость фронта пламени составляет всего 20…30 м/с.

От разрыва поршень и стенки цилиндра спасает лишь то, что детонация вызывается микровзрывами, которые выбрасывают недостаточную для глобальных разрушений энергию.
Сгорание в цилиндрах двигателя с искровым зажиганием последних порций заряда после его объемного самовоспламенения, сопровождающееся возникновением ударных волн, называется детонационным.
При отражении ударных волн от стенок камеры сгорания возникает звонкий металлический стук, который является внешним проявлением детонации.
***

Последствия детонации

Заблуждением является мнение, будто прирост давления за счет увеличения скорости распространения фронта пламени позитивно влияет на динамику двигателя и обеспечивает прибавку его мощности.
Это не так, поскольку взрывная волна распространяется очень быстро (иногда – более 2 км/с), вызывая настолько сильный прирост давления (до 700 Н/см2), что поршень, головка блока и другие детали КШМ испытывают настоящий удар, словно по ним ударяют увесистой кувалдой.
Очевидно, что положительно повлиять на мощность двигателя за такой короткий промежуток времени взрывная волна просто не успевает.
Поэтому микровзрывы в цилиндре приносят только вред – ударяя с невероятной скоростью в стенки цилиндров, взрывная волна разрушает масляную пленку, вызывая интенсивный износ деталей поршневой группы из-за сухого трения, а дополнительный прирост температуры на фронте волны приводит к перегреву стенок цилиндров, поршней, клапанов и головки блока.

Высокая температура разрушает детали двигателя, приводя к обгоранию кромок поршней и клапанов, электродов свечей зажигания, прокладки головки блока цилиндров.

Кроме этого нередко имеют место механические разрушения деталей кривошипно-шатунного механизма и даже выкрашивание антифрикционного состава в подшипниках коленчатого вала.
Попробуйте узнать в приведенном на рисунке бесформенном куске металла поршень. Он разрушен последствиями детонационного сгорания топлива.
Заметно снижается динамика двигателя – при сильной детонации его мощность падает, растет расход топлива, в отработавших газах появляется черный дым.
Таким образом, детонационное сгорание отрицательно влияет на рабочий процесс и долговечность деталей КШМ.
***

Возникновению детонации способствуют следующие факторы:

Сорт топлива

Сорта топлива характеризуются октановым числом, которым оценивается антидетонационная стойкость бензина. Чем выше октановое число, тем выше антидетонационные свойства топлива. Октановое число легких фракций бензина меньше, чем у средних и тяжелых фракций.
При быстром открытии дроссельной заслонки (например, при интенсивном разгоне) тяжелые фракции поступают в цилиндр с некоторой задержкой, что стимулирует детонацию в начале разгона из-за временного снижения октанового числа топлива, поступившего в цилиндр.
Октановое число автомобильных бензинов в соответствии с ГОСТ 2084-77 составляет от 76 до 98 единиц.

Частота вращения коленчатого вала

Увеличение частоты вращения коленчатого вала приводит к росту турбулизации заряда, что влечет за собой увеличение скорости распространения пламени.
В результате времени на развитие предпламеных процессов в последних частях заряда становится недостаточно, и детонация снижается.
Кроме того, с увеличением частоты вращения коленчатого вала увеличивается содержание остаточных газов в рабочей смеси, что также снижает интенсивность предпламенных процессов и приводит к снижению детонации.

Нагрузка

Уменьшение нагрузки сопровождается прикрытием дроссельной заслонки карбюратора, вследствие чего давление и температура заряда в конце процесса сжатия снижается, а коэффициент остаточных газов γr увеличивается.
Кроме того, уменьшается количество поступающей в цилиндр горючей смеси, а значит и выделяемая в результате ее сгорания теплота, вследствие чего снижается давление в камере сгорания.
По этим причинам уменьшение нагрузки приводит к снижению детонации и наоборот.

Угол опережения зажигания

Увеличение угла опережения зажигания приводит к более раннему тепловыделению относительно прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ).
В результате резко повышается давление, что способствует возрастанию степени сжатия рабочей смеси перед фронтом пламени и вызывает появление очагов самовоспламенения.
Поэтому с увеличением угла опережения склонность к детонации возрастает и наоборот.

Тепловое состояние двигателя

С ростом температуры деталей камеры сгорания увеличивается вероятность возникновения очагов самовоспламенения и детонации.

Температура и давление воздуха на впуске в цилиндр

Увеличение температуры и давления окружающей среды усиливает вероятность детонации. Поэтому применение наддува в двигателях с принудительным воспламенением затруднено.

Степень сжатия

Увеличение степени сжатия приводит к увеличению температуры и давления в конце процесса сжатия. Следовательно, увеличение степени сжатия ограничивается, и ее максимально допустимое значение выбирается в зависимости от сорта топлива, формы камеры сгорания, материала поршня, головки блока цилиндров, быстроходности двигателя и способа его охлаждения.

Форма и размеры камеры сгорания

Двигатели с формой камеры сгорания, обеспечивающей наибольшую турбулизацию смеси, более защищены от детонации. С этой точки зрения наиболее рациональными являются камеры сгорания в поршне или клиновые и плоскоовальные камеры с вытеснителями.
Уменьшение пути пламени от свечи до периферийных зон камеры сгорания сокращает время его распространения и тем самым снижает вероятность возникновения детонации.
Следовательно, детонацию ограничивает применение двух свечей зажигания вместо одной и уменьшение диаметра цилиндра.

Материал поршня и головки блока цилиндров

Материал этих деталей во многом определяет теплоотвод от рабочего тела. Применение алюминиевых сплавов, обладающих высокой теплопроводностью, позволяет снизить требования к октановому числу бензина на 5…7 единиц.
***

Способы борьбы с детонацией

Для того чтобы устранить данное явление, необходимо обратить внимание на причины его возникновения и помнить, что детонация происходит при включенном зажигании, ненормальные явления, возникающие при глушении мотора, имеют иное название и требует иных мер.

Если двигатель стал работать с детонацией сразу после заправки – значит, в бак попало некачественное горючее. Если двигатель бензиновый, можно добавить в топливный бак немного ацетона, – он повысит октановое число. Либо придется некачественное топливо из бака слить и заправиться более качественным.
Детонация дизельного двигателя иногда сопровождается черным или зеленоватым выхлопом. Это означает, что разрушились поршни, и выхлопные газы содержат частицы алюминия. В такой ситуации необходима замена поршневой группы.
Из-за неисправных свечей зажигания может возникать детонация при запуске двигателя. В этом случае свечи необходимо заменить.
У дизельного двигателя такая проблема может возникнуть после западания иглы форсунки.

Если автомобиль постоянно эксплуатируется с минимальной нагрузкой или же его двигатель часто и подолгу работает на холостом ходу, в камерах сгорания откладывается слой нагара, из-за чего повышается степень сжатия и увеличивается риск появления детонации. В данном случае полезна своеобразная профилактика – двигателю необходимо периодически давать работать с большой нагрузкой. Хороший метод такой профилактики – периодические динамичные разгоны и движение на пониженной передаче с высокими оборотами.

Разумеется, такая профилактика не должна противоречить правилам дорожного движения.
Современные автомобильные двигатели, оснащенные компьютерным управлением системами питания и зажигания, предохраняют от детонации при помощи датчика, который так и называется – датчик детонации. Он чутко реагирует на посторонние стуки, появляющиеся в двигателе и подает сигнал компьютеру (ЭБУ), а тот, в свою очередь, корректирует зажигание, пытаясь устранить детонацию.
***

Калильное зажигание и дизилинг

Не следует путать детонационное сгорание с преждевременным самовоспламенением, которое может произойти во время процесса сжатия еще до момента появления искры – в результате поджига горючей смеси от раскаленной поверхности центрального электрода свечи зажигания, головки выпускного клапана или нагара. Такое воспламенение носит название калильного зажигания.
Воспламенившаяся от накаленных поверхностей рабочая смесь затем сгорает с нормальной скоростью, однако, момент самовоспламенения неуправляем, и со временем наступает все раньше и раньше.
При этом давление и температура достигают своего максимума задолго до прихода поршня в ВМТ, что приводит к уменьшению мощности двигателя и его перегреву. Устранить это явление выключением зажигания нельзя – двигатель будет продолжать работать.

Поэтому в случае появления калильного зажигания необходимо просто прекратить подачу горючей смеси.
Иногда водитель пытается остановить двигатель, работающий от калильного зажигания, попыткой трогаться с места на высшей передаче.

Двигатель в этом случае глохнет от недостатка тягового усилия на коленчатом валу, но детали КШМ, а также элементы трансмиссии могут повредиться из-за ударных нагрузок.
В некоторых случаях аналогично калильному зажиганию возникает самовоспламенение топлива от чрезмерного сжатия – явление дизилинга. Такое воспламенение наблюдается при выключении зажигания, когда прогретый карбюраторный двигатель не останавливается и продолжает работать с пониженной частотой вращения коленчатого вала. При этом его работа нестабильна и сопровождается вибрациями.
Дизилинг нередко имеет место при степени сжатия более 8,5. Для его устранения применяют специальные устройства, автоматически перекрывающие в карбюраторе канал холостого хода при выключении зажигания.
***
Свойства автомобильных бензинов


Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Детонация двигателя: причины и способы устранения

Почти все автовладельцы знают о детонации двигателя. Далеко не все из них ориентируются, что это такое, каковы её причины.
Она появляется при неравномерном сгорании, после того как смесь O2 и топливо неверно распределились внутри цилиндра. При обычных условиях дизель/бензин в цилиндре сгорают, смешиваясь с нужной энергией и O2.
Но если начнётся взрыв внутри цилиндра, бензин будет сгорать неравномерно и это приведёт к повреждениям стенок цилиндра и поршня.

Детонирование двигателя возникло в период появления ДВС. Оно возникало после зажигания газа в камере сгорания. Раньше не представлялось возможным проверять такое действие, поэтому думали, что во всём виновато зажигание. И лишь в 40-х гг. XX века теория появления детонации была перепроверена, благодаря чему стало возможным выявить её причины и устранить это явление.

Нынешние агрегаты оснащены датчиком детонации, контролирующим уровень опасности. Такое устройство способно воспринимать и преобразовывать механическую энергию колебания цилиндров в электроимпульс.
Этот датчик посылает импульсы в блок управления двигателем, который мониторит изменение в составе смеси, а также угла опережения зажигания.
Это устройство помогает достигать предельной мощности двигателя при экономии ГСМ.
При переходе двигателя в детонацию слышен громкий шум. Так как её последствия являются негативными для машины, нужно найти причины взрывного горения бензина и устранить их.

Чтобы убрать причины проблемы, необходимо изменить деятельность двигателя, ведь она может очень быстро его разрушить. Звучание двигателя при этом явлении обуславливается давлением волны при сгорании от вибрирования цилиндра.

Частоту звуковой волны определяет размер, форма и толщина камеры сгорания. Сдетонировать двигатель на холостых оборотах может после прохождения машиной преград, повышающих нагрев элементов силового агрегата.
Если выключить зажигание, то после выключения коленчатый вал продолжит свою динамику, это приведёт к тому, что топливо попадёт в цилиндр мотора и успеет там нагреться до уровня воспламенения.
Скидки на новые автомобили!Выгодный кредит от 9.9%
Рассрочка 0%

Почему происходит детонация

Появлению детонации предшествуют много факторов, которые имеют общую черту — уменьшение задержки самовоспламенения несгоревшей части горючего, удалённой от свечей зажигания. Если коротко, то в камере сгорания образовываются благоприятные условия, чтобы окислительные реакции горючей смеси протекали более быстро. Появлению детонации предшествуют такие причины:

• состав ГСМ;
• угол опережения зажигания;
• качество топлива;
• степень сжатия;
• недостатки конструкции.

Если горючая смесь имеет соотношение равное 9 (топливо-воздух) и попадает в камеру сгорания при высоком давлении, то она способна формировать в отдалённых уголках окислительные реакции, которые перерастают в очаги воспламенения топлива.
Увеличение угла опережения зажигания сдвигает пик максимума давления во время сгорания горючего к ВМТ. Это приводит к тому, что в камере сгорания увеличивается давление, которое может стать виновником начала детонации.
Учитывайте рекомендации производителя касательно октанового числа бензина
Если октановое число топлива низкое, детонация может происходить гораздо чаще. Поэтому, если вы не хотите слышать стуки в двигателе, не используйте 76-й бензин в двигателях, если производитель рекомендует октановое число 92 и более.
Увеличение степени сжатия может привести к повышению температуры и давления. После этого создаются благоприятные условия, приводящие к детонационному сгоранию топлива. Если у вашего двигателя высокая степень сжатия, используйте высокоэтилированный бензин.

Чтобы устранить детонацию

Детонация двигателя никогда не возникает просто так. Если до заправки он работал чётко и слажено, а после неё детонирует, то загвоздка может быть именно в топливе. В таком случае необходимо применить полное выключение двигателя и слив бензина. После этой манипуляции заправьте машину качественным горючим.
Если эксплуатировать автомобиль длительное время без нагрузок или на холостых оборотах, может образоваться нагар в цилиндрах, который вызовет увеличение степени сжатия. Чтобы этого не случилось, один раз в 5–7 дней рекомендуется разгонять автомобиль на пару минут до предельной скорости. Только при этом соблюдайте правила дорожного движения!
Иногда требуется замена поршневой группы. Это может стать следствием разрушения поршней в цилиндрах, когда в выхлопе наблюдается появление чёрных или зелёных частиц. Они свидетельствуют о вылете алюминия в выхлопную трубу.

Бывают ситуации, когда без посещения автослесаря или СТО просто не обойтись. Это происходит, если нарушение работы свеч зажигания провоцирует детонацию двигателя. В таком случае после выключения зажигания следует осмотреть свечи и заменить непригодные на новые.

Таким образом, своевременная диагностика авто, заправка только качественным горючим с нужным октановым числом, замена свечей зажигания и соблюдение правил эксплуатации уберегут машину от неприятного явления детонации двигателя.