Что это такое детонация двигателя

Все что вы хотели знать про детонацию, но боялись спросить.

Когда начинал заниматься настройкой двигателя, самым страшным явлением для меня была детонация. Проблемы вызывало все, начиная от детектирования, заканчивая определением причин. Когда я учился, еще проблемой было отсутствие литературы на эту тему. Странички учебников были зачитаны до дыр в попытке выцепить хоть крохи информации, объясняющие процессы, приводящие к данному явлению. Учился я во времена когда интернет не получил такого распространения, как сейчас и был похож больше на дарк-нет. Найти в нем какую-то информацию, не представлялось возможным. Как в принципе и сейчас, один переписывает у другого и даже ссылки не дает на оригинал. Но, информация присутствует на англоязычных ресурсах, а это уже упрощает поиск. Думаю, стоит сказать, что из моей статьи вы узнаете о природе явления и причинах его возникновения на уровне учебника для ПТУ. Если вам нужна информация по методам детектирования, борьбе с детонацией, анализу возникновения и методам настройки каналов в ЭБУ, боюсь, эта информация будет уже платной по данной ссылке. boosty.to/chiptuninglab71

Ну, а если вы только интересуетесь, то в этой статье я расскажу вам про бомж-стал, которым пользовался сам и не раз, будучи новичком. Поехали.
Начать стоит с объяснения процесса сгорания в цилиндре двигателя. Часто слышу, что топливо взрывается в цилиндре двигателя, это меня всегда улыбает. Топливовоздушная смесь не взрывается, она горит и горит послойно. Что значит послойно? Вы, наверное, видели в голливудских фильмах, когда у машины пробит бак и из него вытекает топливо, а главный герой фильма поджигает разлившуюся дорожку бензина и огонь, по этой дорожке, начинает догонять движущийся автомобиль. Ну, так вот, послойное горение — это и есть эта бегущая дорожка горящего пламени. Только воспламенителем служит свеча. Фронт пламени начинает двигаться, от свечи, поджигая все новые и новые слои, предварительно приготовленного топлива. Самый главный закон всего этого, что бы скорость фронта пламени не превышала скорость звука. В среднем значение 15-20 м/с.

В советском учебнике, когда я учился, было написано « Детонация — это превышение скорости горения с выше 2200 м/с». Откуда были взяты эти значения скоростей, я не знаю. Детонации в целом и описанию процесса сгорания было посвящено, не более одного листа из всей книги. Ну и как вам? Такое определение пролило свет на данный феномен. Вот и я тогда ничего не понял. Преподаватели на мои вопросы говорили, что детонация до конца не изучена и тебе не понять, а раз сами академики не знают что это, то тебе и подавно. И вообще, наши полномочия здесь, все! Может преподавателю не хотелось бисер метать перед студентами, которые его не слушали, и хотели стать бизнесменами, киллерами и проститутками. Тогда, в начале двухтысячных, социальное неравенство было велико и росло семимильными шагами. Настолько оно было велико, что преподаватель ездил на работу на трамвае, а его студенты ездили на автомобилях. Студенты могли угостить сигаретой преподавателя, которые тот мог купить такие лишь на праздник. В общем, всем было все равно, и мы весело шагали в Путинско-Дудевкий капитализм.

Но время шло, я набивал шишки при настройке, собирал информацию, читал книги и статьи, разваливал моторы. В моей голове начинала складываться картина детонации как явления. Но все расставила по своим местам статья, на англоязычном сайте. Давайте я попытаюсь ее вам пересказать. В названии статьи была игра слов и называлась она «ТУК-ТУК».
В общем, за границей детонацию относят к одному из типов нарушению процесса сгорания. Суть процесса такова: в процессе сжатия топливовоздушной смеси на такте сжатия, увеличивается температура заряда. Температура этого самого заряда не должна превышать температуру самовоспламенения. Это называется детонационной стойкостью. Топливо не должно самовоспламеняться от сжатия, думаю объяснять не нужно. Хотя нет, давайте я поясню. Если топливо загорается, когда хочет, то процесс горения нарушается, вы не можете получить пиковое давление в точке оптимального угла поворота коленвала. Напомню, это в среднем от 10 до 20 градусов после ВМТ и меняется эта точка из-за длины шатуна и колебаний VE. Но, детонация — это не банальное самовоспламенение смеси. Детонация — это самовоспламенение смеси в дальнем горячем углу камеры сгорания, вызванное ростом давления от распространяющегося фронта пламени, который подожжён искрой. (запомните — Искрой, позже это вам пригодится) Простыми словами, топливовоздушная смесь противостоит самовоспламенению и не загорается от сжатия, но триггером запускающим самовоспламенение является искра. Вот картиночка для понимания, вот прямо на Drive нашел.

Вот эта картинка правильнее, но нет фронта пламени. Но, очаг зарождения детонации нарисован правильно, он находится в дальнем углу камеры сгорания и от него плохо отводится тепло.

Нужно понимать, что температура в камере сгорания в разных точках разная. Там, где поток из открывшегося клапана принес холодный свежий заряд, там прохладно. Но, свежий заряд не может равномерно заполнить всю камеру сгорания, будут места, которые не так хорошо очищаются и охлаждаются. И вот такие места становятся очагами развития детонации.
Чем же так опасна детонация? Ведь, по факту, смесь уже горит в цилиндре! Проблема в процессе развития данного явления. Когда в очаге детонации возникает самовоспламенение, то, навстречу фронту пламени начинает двигаться волна из очага детонации. Волны начинают встречаться, ударятся, резонировать и ускорять процесс горения в цилиндре. Из-за этого, по цилиндру начинают носиться волны давления с высокой скоростью (по всей вероятно 2200 м/с, именно это имелось в виду в учебнике), нагревая и разрушая все внутри. Детонация вызывает эрозию поршня, гильзы и головки в очагах возникновения детонации, ломает перегородки между кольцами. Вот график нормального давления сгорания.

Это график давления в цилиндре, но с детонацией. Виден пилообразный график с местами повышения и понижения давления. Графики со старого прибора, картинка так себе по качеству, и нет оси Х для привязки к положению коленвала. Но разрешающая способность датчика, позволяет показать волны давления.

Как идентифицировать детонацию, если вы бомжара? Методов несколько. Метод первый — на слух. Звук детонации легко различим, представляет он из себя металлический звон. Услышать его можно только в нагрузке, в разгоне или при резком открытии дроссельной заслонки при свободном ускорении мотора. При резком открытии заслонки, количество циклов обычно не большое, звук быстро прекращается, когда скачок давления от открытия заслонки уменьшается. Такая детонация не опасна, она слабая. И вызвана она особенность конструкции современных двигателей и огромными заслонками. Почему то заводские калибровщики ее не гасят, толи алгоритм TIP-IN, не позволяет, толи им просто все равно. А вот металлический звук в разгоне, это детонация опасная. Если металлический стук, появляется во время разгона и не прекращается на всем его протяжении, вполне возможно раскрутить мотор до отсечки не получится, он просто развалится раньше. Опытные водители говорят «пальцы стучат». Раньше мне преподаватели говорили, что данный звук вызван выбирающимися тепловыми зазорами в деталях шатунно-поршневой группы вследствие, воздействия на них волн давления, и я верил в это. Теперь же я думаю, что данный звук вызван не только зазорами ШПГ, но волнами давления и звоном блока, который подобен звуку колокола. Ладно, об этом потом, если кому-то будет интересно. Метод хорош для штатного автомобиля, в котором все сделали нормальные конструкторы и инженеры. Позволяет предотвратить дорогостоящий ремонт двигателя, если тот начал детонировать, допустим, по причине повышения степени сжатия или не качественного топлива.

Метод второй, тоже ушами, только при использовании спец-бомж инструмента. Его легко изготовить из материалов, которые покупаются на строительной ярмарке или хозяйственном магазине. Нужно купить противошумовые наушники для работы с бензопилой или триммером. Две муфты с резьбой, диаметром 0.5 дюйма и Y-образный тройник. Еще понадобится хлорвиниловый шланг, что бы соединить наушники. Принцип работы такой: соединяйте все как на фотографии, шланг просовываете в окно, а лучше в отверстие в моторном щите. Шланг укладываете рядом с блоком, желательно в центре блока и как то фиксируется.

Наушники одеваются на вашу светлую голову, и вы начинаете прислушиваться. Задача не простая с начала, все звуки имеют другой тон и слышатся по-другому. Может потребоваться сымитировать детонацию, что бы запомнить, как она звучит, для того, что бы вычленять такой звук из общего шума двигателя. На низких и средних оборотах, звук легко различим, а вот на высоких его тяжеловато вычленять из-за повышения шумности самого мотора. Но вам это придется делать, так как у вас нет денег на нормальный инструмент. Теперь, еще раз по звукам детонации, иногда на турбо моторах звук может слышаться, как лущение семечек. В общем, разберетесь, когда услышите. Не ошибетесь.
Теперь не много трэша. Я много лет отработал диагностом в дилерских центрах и наслушался от клиентов про детонацию на их новеньких машинах. В середине двухтысячных, когда бензин в нашей стране был очень низкого качества, каждый день приезжал человек, и говорил, что у него детонация. Когда начинал расспрашивать, оказывалось все что угодно, но не детонация. Не помню ни одного случая, когда на сток моторе была детонация и ее обнаружил сам клиент. Корни этого социального явления растут из того, что люди пытаются казаться теми, кем они не являются. Так и здесь, водятлы-новички, наслушавшись историй гаражных водил, которые 20 лет за рулем Камаза. И когда Камаз, этого пожирателя дорог, был заправлен ослиной мочой на левой заправке, начинал стразу детонировать. И тут же, наши юные автолюбители, начинают прислушиваться и принюхиваться, когда заправляются, а потом их веселые истории оказываются у меня в ушах. Ну, что сказать, в 98% случаев неопытные водители за детонацию принимают не равномерный холостой ход. Да, автомобили все-таки были не исправны, но видимо, Камазисты, не рассказывали юным водителям про неровный холостой ход. Да и кстати, вопрос к знатокам, на дизеле возможна детонация? Напишите в комментариях.

Думаю, на сегодня хватит. В следующей части, я расскажу про такие явление, как калильное зажигание, предварительное зажигание (pre-ignition), и про феномен называемый low speed pre ignition (LSPI). Так как по звуку доносящемуся из мотора они похожи, но природа возникновения у них разная, а значит и методы подавления данных негативных процессов другие.

Что такое детонация двигателя? Причины возникновения детонации (ч. 2)

Детонация двигателя — это процесс самопроизвольного воспламенения горючей смеси в цилиндрах, носящий характер взрывной волны.

5. Недоработки конструкций, среди которых:

• Плохое охлаждение несгоревшей ТВС, находящейся вдали от свечи зажигания;
• Медленный процесс догорания топливно-воздушной смеси по причине неправильной конструкции камеры сгорания;
• Проблемы с отводом тепла от центральной части поршня к корпусу цилиндра, к примеру, по причине выпуклой формы днища поршня, в таком случае теплу необходимо преодолеть больший путь, нежели в моделях с плоской конструкцией днища;
• Слишком большой диаметр цилиндров плох тем, что из-за этого: ухудшается отвод тепла, увеличивается количество удаленных от свечи зон, в которых появляются очаги детонационного сгорания горючего.

Препятствия на пути детонации

Радует то, что в противовес факторам провоцирующих появление детонации, есть также факторы, которые препятствуют этому явлению. Каждый из них обычно способствуют ускорению сгорания несгоревшей части ТВС во фронте пламени, от искры зажигания, либо замедляют процесс окислительных реакций, которые являются источником самопроизвольного воспламенения. Среди таких факторов:

1. Увеличение количества оборотов двигателя. Благодаря этому снижается длительность окислительных реакций, следовательно снижается уровень вероятности самовоспламенения.
2. Турбулизация (вращение) в камере сгорания потоков горючей смеси. Ускорение распространения фронта пламени от искры, за счет организации вращения потоков горючей смеси в камере сгорания, это позволяет предупредить возникновение детонации.
3. Сокращение пути, которое преодолевает фронт пламени. В этом случае речь скорее всего идет о конструкционном решении проблемы. В процессе работы двигателя это проявляется в виде уменьшения диаметра цилиндров или установке второй свечи на один цилиндр.

Совсем недавно некоторые «авто-умельцы» боролись с детонацией при помощи «капельницы» — приспособления, которые подают воду в цилиндры. Это «чудо инженерной мысли» несмотря на свою примитивность действительно позволяли снизить вероятность возникновения детонации, однако из-за «хлипкой» конструкции, а также негативного влияния воды, оно не прижилось и не приобрело массовый характер.

Читайте также:

Более успешным средством в борьбе с детонацией в отечественном автопроизводстве стало форкамерно-факельное зажигание, которое применялось в двигателях ГАЗ-3102 «Волга». Характерным отличием такого двигателя стала камера сгорания, состоящая из двух полостей. Одна побольше вторая поменьше, во второй полости образуется богатая горючая смесь, а в первой — бедная. Во время подачи искры в малой полости воспламеняется богатая смесь, а получившийся фронт пламени, сквозь специальные отверстия попадает в большую полость и поджигает бедную смесь, исключая тем самым возможность появления детонации.

Зарубежные инженеры в этом направлении, как и во всех остальных шагнули гораздо дальше. В своей борьбе с детонацией они использовали микропроцессоры, с помощью которых происходит управление двигателем. При помощи интеллектуальных возможностей и специальных датчиков им удалось добиться контроля за происходящими внутри двигателя, точнее цилиндров. Более того, они сумели получить контроль над этими процессами и легко могут влиять на то как будет протекать сгорание смеси, при помощи угла опережения зажигания, а также изменения состава горючей смеси.

Калильное зажигание

Нередко на автомобильных ресурсах можно встретить горячие дискуссии об отличии детонации от калильного зажигания. Полагаю после прочтения данной статьи вам стало предельно ясно, что такое детонация, теперь несколько слов о том, что такое калильное зажигание, и чем оно опасно для двигателя автомобиля.

Калильное зажигание — это процесс воспламенения горючей смеси в камере сгорания не от искры, а от нагретых деталей двигателя таких, к примеру, как: головка выпускного клапана, свечной электрод, раскаленные частицы нагара. Это воспламенение может произойти как до так и после подачи искры и воспламенения основной порции топлива.

Главное отличие калильного зажигания от детонации в том, что у них совершенно разная скорость распространения фронта пламени. При калильном зажигании скорость воспламенения горючей смеси почти такая же как и от искры свечи зажигания, а значит, большого вреда такой эффект двигателю не несет, чего не скажешь о детонации. Однако не стоит недооценивать калильное зажигание, которое также имеет массу неприятных для мотора «сюрпризов». Во время преждевременного воспламенения смеси происходят сильные обратные удары, которые приходятся на коленчатый вал, нередко вызывая его серьезную поломку. Также как и при детонации калильное зажигание увеличивает отдачу тепла от выхлопных газов к стенкам камеры сгорания, следовательно, это непременно вызовет перегрев двигателя.

На слух определить, что в двигателе калильное зажигание довольно сложно, поскольку оно проявляется менее ярко в виде глухих стуков, которых на фоне общего шума двигателя практически не слышно. Эту неисправность проще обнаружить при выключении зажигания, если после этого мотор не прекращает работать значит горючее продолжает воспламеняться от нагретых деталей и поверхностей. Чтобы устранить эту неисправность, причиной которого в большей степени является нагар, используют всевозможные присадки в топливо, аэрозоли, а также производят раскоксовку двигателя. Менее затратным будет «дедовский» метод, который заключается в том, чтобы разогнать автомобиль до «максималки» на 5-10 мин., этого, как правило. хватает для того чтобы из цилиндров вылетел скопившийся нагар и прочая гадость. Если же причиной несвоевременного воспламенения являются раскаленные детали, следует проверить систему охлаждения. возможно из-за нее происходит перегрев двигателя, также не забывайте о том, что возможно причина заключается и в детонации.

Детонация

Детонация – это процесс химического превращения взрывчатого вещества, сопровождающийся освобождением энергии (тепла) и распространяющийся по веществу в виде волны от одного слоя к другому со сверхзвуковой скоростью.

Химическая реакция вводится интенсивной ударной волной, образующей передний фронт детонационной волны. Благодаря резкому повышению температуры и давления за фронтом химическое превращение протекает с постоянной скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе, и в очень тонком слое, непосредственно прилегающем к фронту волны. Энергия, освобождающаяся в зоне превращения, непрерывно поддерживает высокое давление в ударной волне, т.е. обеспечивает самоподдерживающийся процесс. Благодаря высокой скорости детонации (в газовых смесях 1000-3500 м/с, в твердых и жидких взрывчатых веществах — до 9000 м/с) давление в газообразных взрывчатых смесях составляет десятки атмосфер, а в жидких и твердых телах достигает нескольких сотен тыс. атмосфер. При расширении сжатых продуктов детонации происходит взрыв. Этим объясняется огромное разрушающее действие подобных процессов.

В однородном веществе детонация распространяется с постоянной скоростью, которая среди возможных для данного вещества скоростей распространения детонационной волны является минимальной. В такой волне зона химической реакции перемещается относительно продуктов реакции со скоростью звука (но со сверхзвуковой скоростью относительно исходного вещества). Скорости детонации некоторых взрывчатых веществ представлены в табл.

Благодаря этому волны разрежения, возникающие при расширении газообразных продуктов химической реакции, не могут проникнуть в зону реакции и ослабить бегущую впереди ударную волну. Минимальная скорость распространения детонации принимается в качестве характеристики взрывчатого вещества. Энергия, выделяемая в зоне химической реакции, непрерывно поддерживает высокое давление в ударной волне.

Скорости детонации

Вещество

ν, м/сек

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

Пентаэритриттетранитрат (ТЭН) C₅H₈(ОNО₂)₄ (твердое вещество, d=1,77 г/см 3 )

Циклотриметилентринитроамин (гексоген), C₃H₆О₆N₆ (твердое вещество, d=1,80 г/см 3 )

Виды детонации

При анализе чрезвычайных ситуаций, связанных с проявлением детонации, различают несколько видов процесса.

Физическая детонация — процесс, возникающий при смешении жидкостей с разными температурами, когда температура одной из них значительно превышает температуру кипения другой.

Детонационный взрыв — при котором воспламенение последующих слоев взрывчатого вещества происходят в результате сжатия и нагрева ударной волной, когда ударная волна и зона химической реакции следуют неразрывно друг за другом с постоянной сверхзвуковой скоростью.

Дефлаграционный взрыв — при котором нагрев и воспламенение последующих слоев взрывчатого вещества происходит в результате диффузии и теплопередачи, когда фронт волны сжатия и фронт пламени движутся с дозвуковой скоростью.

Возбуждение детонации является обычным способом осуществления взрывов. Детонация в заряде взрывчатого вещества создается интенсивным механическим или тепловым воздействием (удар, искровой разряд, взрыв металлической проволочки под действием электрического тока, и т.п.). Сила воздействия, необходимого для возбуждения детонации, зависит от химической природы взрывчатого вещества. К механическому воздействию чувствительны, например, так называемые инициирующие взрывчатые вещества (гремучая ртуть, азид свинца и др.), которые входят в состав капсюлей-детонаторов, используемых для возбуждения детонации вторичных (менее чувствительных) взрывчатых веществ.

При определенных условиях во взрывчатом веществе может быть возбуждена детонация, скорость распространения которой превышает минимальную скорость, указанную в приведенной выше таблице. Так, взрыв заряда твердого взрывчатого вещества, помещенного в газообразную взрывчатую смесь, порождает в смеси ударную волну, интенсивность которой во много раз превосходит интенсивность волны, отвечающей режиму с минимальной скоростью. В результате в газовой смеси распространяется детонационная волна с повышенной скоростью. В этой волне зона химической реакции движется относительно продуктов реакции с дозвуковой скоростью. Поэтому по мере удаления такой волны от места ее возникновения ударная волна постепенно ослабевает (сказывается влияние волн разрежения) и скорость распространения детонации снижается до минимального значения. Детонационную волну с повышенной скоростью распространения можно также получить в неоднородном взрывчатом веществе при движении волны в направлении убывающей плотности. Еще одним примером распространения детонации со скоростью, превышающей минимальное значение, может служить сферическая детонационная волна, сходящаяся к центру. Скорость волны с приближением к центру возрастает. Устойчивый процесс детонации не всегда возможен. Например, волна детонации не может распространяться в цилиндрическом заряде взрывчатого вещества слишком малого диаметра (разлет вещества через боковую поверхность вызывает прекращение химической реакции прежде, чем вещество успеет заметно прореагировать). Минимальный диаметр заряда, в котором возможен незатухающий процесс детонации, пропорционален ширине зоны химической реакции. В газообразных взрывчатых смесях распространение детонации возможно лишь при условиях, когда концентрация горючего газа (или паров горючей жидкости) находится в определенных пределах. Эти пределы зависят от химической природы взрывчатой смеси, давления и температуры. Например, в смеси водорода с кислородом при комнатной температуре и атмосферном давлении волна детонации способна распространяться, если концентрация (по объему) водорода находится в пределах от 20 до 90 %. Исследование волны детонации в газах показывает, что при понижении начального давления химическая реакция приобретает характер пульсаций. Неравномерное протекание реакции вызывает искажения движущейся впереди ударной волны. Наконец, при достаточно низком давлении осуществляется режим так называемой спиновой детонации, при котором на фронте детонационной волны возникает излом, вращающийся по винтовой линии. Дальнейшее снижение давления приводит к затуханию детонации.

В двигателях внутреннего сгорания детонация — быстрый, приближающийся к взрыву процесс горения топливной смеси в цилиндре карбюраторного двигателя, сопровождающийся неустойчивой работой (металлический стук в цилиндре), износом и разрушением деталей. В результате детонации двигатель перегревается и его мощность падает. Детонация возникает, если топливо не соответствует конструкции или работе двигателя. Для каждого топлива существует определенная степень сжатия, при которой возникает детонация. Детонационную стойкость бензинов для бедных смесей характеризуют октановым числом, для богатых смесей — сортностью бензинов.

Детонационный взрыв и взрывное горение могут иметь разное назначение — причинять ущерб жизни и здоровью людей и животных, разрушать объекты инфраструктуры и повреждать окружающую среду, но и выполнять полезную работу по строительству тоннелей, каналов и дорог, по добыче полезных ископаемых и сносу строительных конструкций. Детонация является физической основой проведения специальных боевых операций. Одним из наиболее опасных проявлений детонации является использование ее разрушающего действия в большинстве террористических атак. Во многих случаях, например, при горении топливной смеси в двигателях внутреннего сгорания или реактивного двигателя, при горении пороха в стволе артиллерийского орудия и другого, детонация недопустима. В связи с этим подбираются такие условия горения и химический состав используемых веществ, чтобы возникновение детонации с характерным для нее чрезвычайно резким повышением давления было исключено.

Детонация и калильное зажигание

Источник: Детонация конденсированных и газовых систем. — М., 1986; Теория детонации. Зельдович Я.Б., Компанеец А.С. — М., 1955.

Как избежать детонации?

Детонация – что это такое, причины детонации, когда она происходит и как это определить.

Детонация. Многие автолюбители считают, что знаю, что это такое. Но всё же слишком часто мы наблюдаем явные признаки того, что совсем немногие на самом деле в курсе данного процесса. Пробитые прокладки головки, треснутые поршни, повреждённые вкладыши – эти серьёзные поломки являются результатом детонации внутри вашего двигателя.

Так что Вы должны сделать для того, чтобы не стать очередной жертвой детонации?

Детонация – что это такое, причины детонации, когда она происходит и как это определить.

Детонация. Многие автолюбители считают, что знаю, что это такое. Но всё же слишком часто мы наблюдаем явные признаки того, что совсем немногие на самом деле в курсе данного процесса. Пробитые прокладки головки, треснутые поршни, повреждённые вкладыши – эти серьёзные поломки являются результатом детонации внутри вашего двигателя.

Так что Вы должны сделать для того, чтобы не стать очередной жертвой детонации?

Перед тем, как Вы сможете предпринять соответствующие меры, важно понять, когда происходит детонация и как это определить…

Проявления детонации

Есть несколько ситуаций, когда детонация возникает при обычном режиме вождения.

Одна из наиболее частых причин детонации — это неправильная эксплуатация автомобиля водителем: вождение на передаче, которая слишком высока для данных оборотов двигателя и нагрузки. Это обычно происходит, когда водитель не беспокоится о переключении на пониженную передачу при выезде из-за поворота на низкой скорости, при подъёме в горку на повышенной передаче или при случайном переключении коробки передач в неверное положение.

В автомобилях, которые изначально выпускаются с форсированным двигателем, детонация может быть вызвана топливом с недостаточно высоким октановым числом. Обратите внимание на этикетки топлива внутри клапана заливной горловины топливного бака — если рекомендовано premium unleaded (аналог АИ-95), то это то, что Вы всегда должны заливать. В некоторые автомобили можно заливать только топливо с ультра высоким октановым числом (АИ-98) — твин-турбо Subaru Liberty B4 является тому примером.

Некоторые автомобили также очень чувствительны к условиям вождения. Если автомобиль длительно эксплуатируется в режиме холостого хода в условиях дорожного движения, возникающее в результате этого высокая температура воздуха на впуске, система наддува и тепло из-под капота могут привести к детонации при возобновлении движения. Это особенно заметно, когда датчик температуры воздуха на входе блока управления двигателем находится близко к началу впуска, а не во впускном коллекторе.

Это типичные ситуации, когда детонация может произойти в условиях обычной езды. Следующий вопрос: как Вы можете определить детонацию в этих условиях?

Детонация, как правило, характеризуется звуком металлических предметов, ударяющихся друг о друга («тин-тин-тин»), также напоминает бренчание шариков, перекатывающихся в мешочке. В худшем сценарии развития событий, этот «тин-тин-тин» может продолжаться в течение нескольких секунд, пока водитель продолжает ехать в таком режиме, не осознавая, что происходит. С другой стороны, это может быть не более чем единичный «тин».

В любом случае следует помнить, что любое количество детонации плохо для вашего двигателя.

Кроме восприятия на слух, детонация может также быть обнаружена с помощью электронных устройств. Детонация может быть измерена различными способами, но наиболее распространенным является использование датчика, установленного на блоке двигателя. Этот датчик анализирует звуки, передающиеся через блок — специфическая частота детонации определяется среди множества других звуков двигателя.

Несколько комплектов автономных датчиков детонации доступны на вторичном рынке, но более простой подход — это подключить вход датчика детонации к блоку управления двигателем (если это возможно). На вторичном рынке имеются различные счётчики на основе фотодиодов, которые предназначены для подключения к проводке датчика детонации блока управления двигателем.

Что такое детонация?

Детонация двигателя происходит, когда топливовоздушная смесь воспламеняется в камере сгорания неконтролируемым образом, а не равномерно. Также широко используются термины «лёгкий стук» (слабая, едва наблюдаемая детонация) и «преждевременная детонация» (детонация, вызванная воспламенения заряда немного раньше полного воспламенения фронта пламени от свечи зажигания). «Стук пальцев» также считается синонимом.

Одно из определений стука — «нежелательный режим горения, который происходит спонтанно и эпизодически в двигателе, производящий резкие импульсы давления, связанные с вибрационным движением заряда и характерным звуком, из-за которого явление получило своё название». Если детонация происходит на протяжении более чем несколько секунд, эти внезапные изменения давления в цилиндре могут привести к повреждению двигателя. В худшем случае, поршни, кольца и даже сама голова могут очень сильно пострадать. Очевидно, что сильную детонацию непременно следует избегать! Отметим также, что чем выше мощность конкретного двигателя (т.е., л.с. на литр), тем больше вероятность повреждения при детонации.

Детонация — допустимая и неприемлемая

Мы говорили, что любое количество детонации плохо для двигателя, но всё же принято считать, что есть два типа детонации — допустимая и неприемлемая.

Допустимая детонация происходит на низких оборотах, едва слышна и длится в течение короткого промежутка времени. Этот тип детонации может случаться в различных серийных автомобилях — особенно там, где производитель стремится к достижению высокого крутящего момента при относительно небольшом объёме двигателя.

Неприемлемая детонация, как правило, происходит в модифицированных двигателях с высокой мощностью. Неприемлемая детонация происходит на высоких оборотах/при высокой нагрузке, а иногда длится несколько секунд — достаточно долго, чтобы вызвать массовые внутренние повреждения двигателя. Конечно, об этом типе детонации Вы должны быть очень хорошо осведомлены .

Причины неприемлемой детонации

Как уже упоминалось, неприемлемая детонация, как правило, характерна только для модифицированных автомобилей. Давайте рассмотрим некоторые из распространенных причин, которые мы уже наблюдали .

Установка опережения зажигания — хороший способ для тюнеров увеличить чувствительность к открытию дроссельной заслонки и крутящий момент, но это однозначно связано со значительным риском. Если зажигание происходит слишком рано в цикле движения поршня, волна давления может воспламенить воздушно-топливную смесь в различных частях камеры сгорания, что станет причиной детонации.

Обратите внимание, что чрезмерно агрессивная установка опережения зажигания является, вероятно, наиболее распространённой причиной детонации в модифицированных автомобилях.

Еще одна распространенная практика в кругах тюнеров — это обеднение заводского соотношения воздух-топливо для достижения более высокой мощности двигателя. Вообще-то, завод предусматривает эксплуатацию двигателя на богатой смеси по очень хорошей причине — для контроля температуры горения. При обеднении горючей смеси и повышении температуры горения шанс возникновения детонации резко увеличивается.

Температура воздуха на впуске важна во всех двигателях — безнаддувных и с наддувом. В случаях, когда наружный воздушный фильтр был установлен под капотом, в двигатель на впуске попадает воздух, температура которого, возможно, на 40 градусов Цельсия выше, чем должно быть. Это тепло воздуха на впуске часто является дополнительной причиной детонации в модифицированных автомобилях.

В случае двигателя с наддувом, значение температуры воздуха на впуске нельзя переоценить. Температура впускного воздуха из турбокомпрессора может превышать 110 градусов по Цельсию — и это абсолютное убийство для двигателя. Поэтому жизненно необходимо правильное промежуточное охлаждение и/или водяной впрыск.

Степень сжатия двигателя также играет важную роль при возникновении детонации.

В двигателе без наддува степень сжатия, как правило, установлена на соотношении около 10.5:1 для того, чтобы двигатель работал на обычном неэтилированном топливе (АИ-92). Для степеней сжатия около 13:01 можно использовать высокооктановое топливо (АИ-95 или АИ-98). Имейте в виду, что если у Вас мощный двигатель со слишком высоким коэффициентом сжатия, Вам постоянно придётся искать временные решения проблемы детонации.

В случае двигателя с наддувом статический коэффициент сжатия, как правило, находится между 7.0 и 9.5:1. Этот относительно низкий статический коэффициент сжатия необходим для дополнительной массы воздуха, которая наддувается в камеру сгорания турбиной или нагнетателем. Этот воздух на впуске (т.е. добавочное давление) увеличивает эффективную степень сжатия двигателя.

Количество добавочного давления, которое может выдержать двигатель до детонации, во многом зависит от статической степени сжатия. Если статический коэффициент сжатия является относительно высоким (что помогает сохранить мощность двигателя без наддува), рамки для дополнительного давления ограничены.

Существуют некоторые другие причины детонации в модифицированных двигателях, но перечисленные здесь, как правило, являются наиболее распространенным. Неудачный дизайн камеры сгорания раньше был распространенной причиной детонации, но это, как правило, не проблема для автомобилей с современным дизайном двигателя.

Примечание: высокооктановое неэтилированное топливо (АИ-95 или АИ-98) рекомендуется для любого слегка модифицированного двигателя. Сэкономленные деньги просто не стоят риска при заправке обычным бензином (АИ-92 и ниже).

Датчик детонации автомобиля

Очень просто ответить: для чего нужен датчик детонации. Механизм обнаруживает детонацию в двигателе и затем посылает сигнал, который используется для управления синхронизацией.

Устройство обеспечивает экономичность и лучшие эксплуатационные характеристики двигателей, предназначенных для автомобильной промышленности. В случае автомобилей с циклом Отто, механизм заставляет точку зажигания работать ближе к идеальной точке. Принцип работы датчика простой. Механизм представляет собой небольшое пьезоэлектрическое устройство. Внутри металлического элемента находится пьезоэлектрический элемент, который может вибрировать, чтобы генерировать электрический сигнал при воздействии механического напряжения, на что электроника отвечает изменением в детонации мотора. Это простое объяснение, зачем нужен датчик детонации.

Для чего он нужен

Устройство используется для улавливания детонации, происходящей в камере сгорания. Его функция заключается в отправке сигнала на центральный компьютер, чтобы он мог регулировать время зажигания. Таким образом, компьютер влияет на зажигание и тем самым помогает избежать повреждения двигателя. Механизм обладает способностью генерировать сигнал некоторой вибрации, отличной от той, которая обычно вызывает детонирующий процесс горения. Цель состоит в том, чтобы достичь максимально возможной мощности двигателя, потребляя наименьшее количество топлива. Схема датчика очень проста. Есть двигатели, которые имеют более одного устройства, все зависит от электрической схемы управления, которая есть у двигателя.

Расположение

Где находится датчик детонации?

Устройство находится в блоке двигателя на крышке клапана, коллекторе или во впускной головке.

Как устройство работает

Вибрации двигателя обнаруживаются механизмом, после чего на компьютер посылается сигнал напряжения. Сигнал от устройства используется компьютером для уменьшения времени зажигания. Двигатель осуществляет детонации в заданном частотном диапазоне. Материал устройства специально разработан для обнаружения частоты звука и вибраций, связанных с детонацией.

Внутри устройства находится пьезоэлектрический элемент. Это материал, подготовленный из химических соединений, которые обладают свойством генерировать напряжение при воздействии давления, вибрации или удара. В механизме пьезоэлектрические устройства откалиброваны таким образом, чтобы излучать электрические сигналы на той же частоте, что и детонации двигателя. Это означает, что когда механизм чувствует резкий стук, он подает сигнал напряжения на компьютер.

Таким образом, механизм постоянно генерирует напряжение, но когда двигатель начинает детонировать по любой причине, механизм генерирует сигнал более высокого напряжения. Компьютер, замечая увеличение, вносит коррективы, чтобы предотвратить детонацию в двигателе.

Обычно существует два способа обнаружения детонации или вибрации двигателя из-за нестабильного сгорания. Это может быть обнаружение по вибрации или измерению давления. Большинство датчиков детонации работают по методу вибрации. Они, в свою очередь, делятся на три типа в соответствии с механизмом обнаружения: индуктивные резонансные, пьезоэлектрические и не пьезоэлектрические резонансные датчики.

Индуктивные и пьезоэлектрические резонансные датчики

Резонансные датчики обнаруживают определенную частоту колебаний, потому что она имеет характеристики узкополосного отклика.

Нерезонансный пьезоэлектрический датчик

Он непосредственно измеряет вибрацию и имеет более широкую полосу пропускания. Поскольку частота пульсации имеет тенденцию незначительно изменяться в зависимости от скорости двигателя, этот класс датчиков работает лучше, чем резонансные. Вибрационные датчики обычно устанавливаются в блоке цилиндров или головке двигателя.

Если механизм поврежден, возникают следующие признаки неисправности датчика детонации:

• детонация при ускорении;
• низкий или нестабильный холостой ход;
• потеря мощности двигателя;
• звяканье;
• включение индикатора проверки двигателя;
• высокий расход топлива.

Стук двигателя

Одной из наиболее распространенных неисправностей является срабатывание, особенно на высоких скоростях. Это может указывать на трещины или поломки, поэтому устройство необходимо заменить.

Ускоренный расход топлива

Когда механизм выходит из строя, то может произойти быстрое воспламенение топлива. В этом случае необходимо убедиться, что механизм не является причиной этого сбоя, проверив напряжение.

Сложность ускорения

Еще один из признаков, указывающих на повреждение, заключается в том, что при нажатии на акселератор двигатель медленно достигает желаемой скорости. Рекомендуется всегда проводить корректирующее обслуживание автомобиля и проверять механизм на наличие любых из упомянутых симптомов.

Неисправность датчика детонации приводит ко многим неприятным последствиям. Именно поэтому стоит изучить признаки неисправности. Когда в работе автомобиля появляются поломки и ошибки, всегда необходимо проверять, как работает устройство. Ремонт датчика не всегда целесообразен, поэтому может потребоваться замена датчика детонации.

Как проверить

Другой способ обнаружения детонаций и ударов двигателя заключается в непосредственном измерении внутреннего давления цилиндра.

Датчики обычно интегрируются в свечу зажигания путем установки пьезоэлектрического элемента в форме кольца. Когда происходит симптомы неисправности, создается высокочастотный шум, который накладывается на тип волны давления, возникающей при нормальном сгорании. Обнаружение достигается путем фильтрации этой волны от остальных.

Проверка датчика детонации и его напряжения происходит с помощью мультиметра.

При установке механизма на место необходимо затянуть его с моментом затяжки, указанным в руководстве. Момент зажигания индивидуально регулируется до предела детонации для каждого цилиндра, что позволяет оптимально использовать мощность двигателя.

Это ответит на вопрос, как проверить датчик детонации:

1. Поместить автомобиль на ровную поверхность.
2. Найти механизм в центре двигателя под впускным коллектором. Датчик подключен с помощью группы кабелей, которые выходят сверху. Расположение зависит от модели автомобиля.
3. Отключить группу кабелей датчика. Потянуть за основание проводов.
4. Подключить конец мультиметра к датчику, отрицательный конец соединит его с точкой заземления или с отрицательной клеммой аккумулятора.
5. Чтобы установить непрерывность, мультиметр должен указывать значение больше 10 Ом. Если непрерывность не наблюдается, механизм поврежден и должен быть заменен.

Как очистить датчик

В Интернете имеется широкий спектр информации об очистке датчика. На некоторых форумах участники предлагают чистить его специальной жидкостью, такой как очиститель контактов. Тем не менее, этот механизм довольно хрупкий и может быть поврежден, если с ним обращаться неправильно. Лучше всего заменить механизм на новый.

С другой стороны, механизм детонации имеет специфический момент затяжки. Если крутящий момент изменится, это может повлиять на генерируемый сигнал. Поэтому необходимо знать, что такое затягивающий контакт, чтобы не повредить механизм при установке.

Моя Нива

Нивоводы всех поколений, модификаций и стран, объединяйтесь!

Датчик детонации на Ниве: где находится, как работает, замена

Датчик детонации на Ниве: где находится, как работает, замена

Датчик детонации в Ниве играет важную роль. Но все автовладельцы понимают, зачем он нужен и где вообще находится? Постараемся разобраться в этом вопросе.

Для чего в Ниве датчик детонации?

Название датчика говорит само за себя. Датчик улавливает детонацию — опасное явление в двигателе, когда распространение пламени при горении смеси происходит со скоростью более 2000 м/с. В данном случае возникает большая опасность повреждения внутренних стенок цилиндров, поршня и прочих частей ДВС.

Явление детонации может возникать при использовании низкооктанового бензина в моторах, предназначенных для высокооктанового топлива или при большой степени сжатия. Чтобы контролировать данное явление, в двигателе Нивы монтирован датчик детонации.

Последствия детонации.

ДД представляет собой самый обычный акселерометр, который измеряет механические колебания и преобразует их в электрические импульсы. Эти импульсы поступают в ЭБУ двигателя, а по ним контроллер может определять:

• детонацию;
• пропуски зажигания;
• прочие нарушения в работе двигателя;

Банальный пример — не работает 2 цилиндр из-за неисправной свечи. Мотор начинает «троить» и трясется. По сильным колебаниям датчик выявляет пропуски.

Где в Ниве Шевроле и 21214 найти датчик детонации?

Найти визуально этот датчик на Ниве не так уж просто. Он находится на правой части блока цилиндров под впускным коллектором. На Ниве Шевроле и 21214 места там мало. Но примерное местоположение на примере выглядит следующим образом:

ДД прикручен к блоку болтом под головку на 13.

Признаки неисправности датчика

К сожалению, проверки датчика детонации мультиметром «на столе» очень косвенные. Они лишь дают представление о том, является ли датчик «пустышкой» или нет. Как правило, к нему подключают мультиметр и стучат по датчику, фиксируя показания.

В Ниве такое устройство должно работать правильно. Диапазон напряжения на выходе датчика должен составлять на холостом ходу 0,25-0,45 В, а под нагрузкой — от 0,6 до 1,1 В. Измерять это мультиметром на двигателе не совсем удобно, но можно использовать диагностическое оборудование.

Проблемы с датчиком детонации на ВАЗ 2123 и 21214 начинаются с проявления следующих ошибок:

• Р0325 — обрыв цепи. Проблема может быть в проводке.
• Р0326 — высокий уровень сигнала.
• Р0327 — низкий уровень сигнала. Проблема может быть в слабом моменте затяжки.

Выполните соответствующий ремонт или замену датчика при обнаружении данных ошибок.

Замена датчика детонации на Niva Travel

Артикул датчика детонации в Ниве:

• Оригинал — 21120-3855020-03-0. Цена 190 рублей.
• Bosch — 0 261 231 046. Цена 686 рублей.

Удобнее всего производить данную процедуру из ямы. Для этого снимают брызговик двигателя, а затем ключом на 13 откручивают болт крепления датчика. Старый датчик снимается, на его место устанавливается новый. Серьезные трудности могут возникнуть лишь у владельцев Нив с кондиционером, так как в данном месте стоит как раз, компрессор кондиционера.

Затяжка нового датчика детонации на Ниве выполняется с моментом 10,4-24,2 Нм.

Внимание! Несоблюдение момента затяжки может привести к искажению работы датчика. Будьте внимательны при затяжке!