Что такое детонация двигателя и как ее определить

Что такое детонация двигателя? Чем она опасна? Как, и почему возникает детонация?

Детонация… Звучит так красиво, что-то типа нация детей — дето-нация… Но нет, это слово, к сожалению, никак не связано с детьми. Для автомобилиста появление детонации — это всегда неприятности, о которых не ведает подавляющее большинство автомобилистов, и наверное, все 100% наездников.

Сегодня, дорогие друзья, расскажу о том, что такое детонация о причинах ее возникновения, а также последствиях детонации для силового агрегата. Поехали!

Как проявляется детонация?

Представьте себе частые звонкие удары металлического характера по мотору, которые напрямую зависят от частоты вращения коленвала. Это напоминает удары металла об металл, например гаечным ключом по блоку цилиндров. Возникает это явление не просто так, и, как правило, связано с теми или иными неисправностями. Когда-то детонацию ошибочно связывали со стуком пальцев, однако пальцы здесь абсолютно не причем, а сам стук возникает по другим причинам.

Как происходит детонация?

Детонация — это, грубо говоря, «гремящий взрыв», именно так это слово и переводится, с французского — взрываться, и латинского — греметь. Детонация — это нарушение процесса воспламенения ТВС (топливовоздушной смеси) в камере сгорания. А именно, когда ТВС воспламеняется взрывообразно, а не равномерно. Сама взрывная волна превышает допустимый порог, и сопровождается громким хлопком. Главной причиной детонации является то, что топливная смесь не воспламеняется от искры, а взрывается самопроизвольно, в результате высокого давления в камере сгорания.

При каких обстоятельствах может проявляться детонация?

• Наиболее вероятно появление детонации на низких оборотах, а также в жаркую погоду на прогретом моторе с ручной коробкой передач. Почему именно на «механике»? Потому что коробка «автомат», практически исключает возможность работы мотора на низких оборотах.
• Детонация возможна в летний зной, когда температура окружающей среды очень высокая и после длительного движения в «тянучке» вы выехали на трассу и решили пришпорить своего стального коня.
• Когда мотору тяжело, например во время движения в гору или с прицепом, или с прицепом в гору, вероятность появления детонации достаточно велика.

Чем это опасно?

Опасна детонация двигателя тем, что очень быстро способна разрушить детали силового агрегата. Мотор имеющий сильную детонацию, под нагрузкой, за какие-то минуты может получить серьезные повреждения и сильный перегрев деталей. Первым под удар попадает поршень, который, по сути, никак не защищен от ударов и перегрева. У него, в принципе нет теплоотвода, а сам материал, из которого он изготовлен имеет относительно низкую температуру плавления. Происходит разрушение перегородок между поршневыми кольцами, множественные задиры в камерах сгорания, а также прогар клапанов, и растрескивание их тарелок. Возможны и другие последствия, например прогар прокладки ГБЦ и разрушение свечей зажигания.

Кроме прочего, из-за детонации возникает вибрация, ухудшающая смазку трущихся деталей, в отдельных случаях возможно разрушение поршневых пальцев и вкладышей шатунов. Ударная волна и резкое повышение температуры, воспламенившихся газов, сопровождается высвобождением большого количества разрушительной энергии. В момент, когда волна самопроизвольного воспламенения сталкивается со стенками камеры сгорания, возникает характерный металлический стук, который и является неотъемлемой составляющей детонации.

Во время нормальной работы двигателя, фронт сгорания повышает давление в цилиндре, сжимая остаток ТВС до 50-60 бар, при температуре

300 ˚С. Когда эти значения превышают допустимую границу, возникает детонация. В это же время, подобные условиях необходимы для повышения КПД двигателя, однако разница лишь в том, что инженеры настраивают мотор таким образом, чтобы он работал на безопасной грани, после которой возникает детонация.

Почему это происходит? О причинах детонации!

1. Среди распространенных причин, по которым возникает детонация, можно выделить использование низкооктанового топлива, на двигателях, которым оно противопоказано. То есть, это тот случай, когда автопроизводитель рекомендовал заправляться топливом с конкретным октановым числом, ниже которого нельзя опускаться, а владелец, либо по незнанию, либо преследую экономию заливает более низкооктановое топливо. Например, 92-й бензин вместо 95-го или 98-го. Возможен и третий вариант, когда на АЗС по тем или иным причинам заправили не тот бензин, который вам необходим. Тут есть где разогнаться фантазии, начиная от непреднамеренной ошибки заправщика, до умышленного надувательства клиентов, или продажи некачественного топлива под видом качественного.
2. Вторая причина, по которой возможна детонация — неправильная настройка двигателя. Такое явление характерно для старых карбюраторных движков, на которых довольно просто было сбить все настройки, в сущности, угол опережения зажигания и регулировку состава ТВС. Наиболее вероятна детонация на обедненной топливной смеси, когда в ней воздуха больше, чем топлива.
3. Третья причина — высокий износ мотора, который берет масло, может стать причиной детонации. Моторное масло, попадая в цилиндры может спровоцировать взрывообразное воспламенение ТВС, как говорится, со всеми вытекающими.
4. Причина номер «четыре». Повышение степени сжатия (специально или случайно). Такое бывает в случае, когда проводятся ремонтные работы над блоком цилиндров, например, когда фрезеруется плоскость блока или его головки.
5. Неподходящая слишком тонкая прокладка также может вызвать определенные проблемы связанные с повышением степени сжатия и возникновением детонации как следствия этой ошибки.

Как избежать появления детонации?

Начнем, пожалуй, с того, что об этом уже позаботились автопроизводители, оснастив современные моторы специальными датчиками, которые так и называются — датчики детонации. Они устанавливаются снаружи блока цилиндров, примерно посредине, если мотор рядный и по одному на каждый ряд цилиндров, в случае если мотор V-образный. Задача этих датчиков реагировать на колебания блока цилиндров, которые возникают во время сгорания ТВС. Чувствительный элемент датчика образует сигнал переменного напряжения и когда он фиксирует изменения высокочастотной амплитуды, что в переводе на человеческий язык означает — появление вибрации стенок блока цилиндров. Получая такие данные, электронный блок управления (сокр. ЭБУ), производит корректировку угла опережения зажигания, делая его более поздним, и в это же время, изменяя характеристики подачи топлива.

Второй момент — не провоцируйте сами возникновение детонации, для этого достаточно соблюдать рекомендации автопроизводителя, касательно топлива. Если низкооктановое топливо было залито единожды и по ошибке, то возможно большого вреда для мотора не будет. Но если владелец регулярно заправляет топливо с более низким октановым числом допустим 92-й, преследуя экономию, то в один не прекрасный момент можно попасть на плохой 92-й, в котором октановое число будет еще ниже. В таком случае существуют все шансы на то, чтобы возникла детонация со всеми ее вытекающими последствиями.

Если же мотор «с мозгами» работает на вполне нормальном топливе, которое соответствует требованиям автопроизводителя начинает «болеть» детонацией, в таком случае выход один — обратиться к специалистам для диагностики и устранения этой проблемы. Чем раньше вы обнаружите детонацию, и чем быстрее обратитесь за помощью, тем менее разрушительными будут последствия, для двигателя и вашего кошелька.

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:

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

Видео: Детонация двигателя и методы устранения в прошивке

Последствия детонации

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

Ударные нагрузки приводят к:

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

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

Где искать причину?

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

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

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

Что такое детонация двигателя?

В процессе эксплуатации транспортного средства водители сталкиваются с различными неисправностями. Если вы слышите гулкий стук из двигателя с сильными вибрациями, это может быть детонация топливно-воздушной смеси. Причину неисправности необходимо искать сразу же, поскольку дальнейшее использование автомобиля может привести к весьма плачевным последствиям в виде разрушенных взрывом поршней и стенок цилиндров, поврежденных шатунов и коленчатого вала. Почему же возникает детонация, как ее устранить и избежать в будущем?

Почему возникает детонация в двигателе?

Мы уже описывали на нашем портале vodi.su принцип работы двигателя внутреннего сгорания. Топливо, смешиваясь во впускном коллекторе с воздухом, впрыскивается через форсунки в камеры сгорания четырехтактного двигателя. За счет движения поршней в цилиндрах создается высокое давление, в этот момент поступает искра от свечи зажигания и топливно-воздушная смесь воспламеняется и толкает поршень вниз. То есть, если двигатель работает нормально, правильно настроен механизм газораспределения, а цикл сгорания ТВС происходит без перебоев, в нем происходит контролируемое сгорание горючего, энергия которого и заставляет вращаться кривошипно-шатунный механизм.

Однако, при определенных условиях, которые мы рассмотрим ниже, детонации происходят раньше времени. Детонация, говоря простым языком, — это взрыв. Взрывная волна бьет по стенкам цилиндров, отчего вибрации передаются на весь мотор в целом. Чаще всего такое явление наблюдается либо на холостых оборотах, либо при усилении давления на акселератор, в результате чего дроссельная заслонка открывается шире и через нее подается увеличенный объем горючего.

• резкое повышение температуры и давления;
• создается ударная волна, скорость которой составляет до 2000 метров в секунду;
• разрушение элементов двигателя.

Отметим, что из-за нахождения в ограниченном пространстве длительность существования ударной волны менее тысячной доли секунды. Но всю ее энергию поглощает двигатель, что приводит к более быстрой выработке его ресурса.

В качестве основных причин возникновения детонации в двигателе называют следующие:

1. Использование топлива с низкооктановым числом — если по инструкции нужно заливать Аи-98, от заливки А-92 или 95 откажитесь, так как они рассчитаны на более низкий уровень давления, соответственно будут детонировать преждевременно;
2. Раннее зажигание, изменение угла опережения зажигания — существует предубеждение, что взрывная волна при раннем зажигании придаст динамики, что в какой-то мере соответствует истине, но и последствия такого «улучшения динамических характеристик» не самые приятные;
3. Калильное зажигание — из-за накопления на стенках цилиндров нагара и отложений ухудшается отвод тепла при помощи системы охлаждения, цилиндры и поршни разогреваются настолько, что ТВС самопроизвольно детонирует при контакте с ними;
4. Обедненная или обогащенная ТВС — из-за понижения или повышения пропорций содержания воздуха и бензина в ТВС изменяются ее характеристики, данный вопрос мы также рассматривали ранее более детально на vodi.su;
5. Неправильно подобранные или отработавшие свой ресурс свечи зажигания.

Наиболее часто с детонациями и стуке в двигателе сталкиваются водители автомобилей с большим пробегом. Так, из-за отложений на стенках цилиндров изменяется объем камеры сгорания, соответственно, повышается степень сжатия, что создает идеальные условия для преждевременного возгорания ТВС. В результате детонаций прогорает днище поршней, что приводит к падению компрессии, мотор начинает больше потреблять масла и горючего. Дальнейшая эксплуатация становится попросту невозможной.

Методы устранения детонации в двигателе

Зная причину неисправности, устранить ее будет гораздо легче. Но бывают и не зависящие от автовладельцев причины. Например, если ваша машина работала нормально, а после очередной заправки на АЗС начался металлический стук пальцев, проблему нужно искать в топливе. При желании владельцев АЗС через суд можно принудить к полному возмещению ущерба.

Если машина длительное время эксплуатируется без существенных нагрузок, это приводит к накоплению нагара. Дабы избежать этого, хотя бы раз в неделю следует выжимать максимум со своего авто — разгоняться, повышая нагрузку на двигатель. При таком режиме поступает больше масла на стенки и весь шлак очищается, при этом из трубы идет сизый или даже черный дым, что вполне нормально.

Обязательно проверьте настройки системы зажигания, правильно подберите свечи. На свечах ни в коем случае нельзя экономить. Заливайте качественное масло и топливо у проверенных поставщиков. Если же эти методы не помогли, необходимо отправляться на СТО и проходить полную диагностику силового агрегата.

Детонация двигателя: что это и какие причины

Детонация двигателя представляет собой нарушение плавного процесса сгорания топливно-воздушной смеси в цилиндрах силового агрегата, в результате чего такое сгорание приобретает взрывной ударный характер. Другими словами, топливо резко взрывается в рабочей камере, что приводит к моментальному выбросу энергии и образованию ударной волны. Если появляются первые признаки детонации двигателя необходимо как можно быстрее выявить причину и устранить её в самые короткие сроки. Проблему не нужно игнорировать иначе через некоторое время понадобиться проводить капитальный ремонт мотора. Это потребует значительных материальных издержек и затрат времени.

Что такое детонация двигателя автомобиля?

При нормальном состоянии мотора во время его работы происходит планомерное сгорание топливно-воздушной смеси. Бензин и воздух перемешиваются в пропорции для передачи получаемой смеси определённой энергетической составляющей.

Принцип работы дизельного мотора иной. В нём воспламенение смеси достигается за счёт очень сильного сжатия в конце такта. На двигателях подобного типа детонация просто невозможна. Она характерна для бензиновых моторов.

В двигателях, работающих на бензине воспламенение смеси топлива и кислорода, происходит за счёт искры от свечи зажигания. Но в отдельных случаях, когда пламя от свечи не дошло до камеры сгорания происходит самовоспламенение топливно-воздушной смеси.

Это провоцирует появление слабой ударной волны. В результате сжатия смесь воспламеняется. Зачастую при детонации двигателя слышен хлопок и отчётливый металлический звук. Проявляется детонация мотора автомобиля при его работе на средних или малых оборотах.

Чем опасна детонация двигателя?

Частая детонация мотора опасна преждевременным износом его составных элементов. В первую очередь страдает камера сгорания. Детонация по своей сути представляет собой небольшой взрыв в результате которого металлические элементы камеры начинают разрушаться.

Если детонация мотора частое явление могут кроме камеры сгорания пострадать: шатун, поршень, картер и прочие элементы кривошипно-шатунного механизма.

Детонация при выключении двигателя

Явление, возникающее при выключении зажигания. Мотор автомобиля при глушении некоторое время продолжает работать сильно вибрируя. Вращение коленчатого вала происходит с различно частотой.

Этот вид детонации возникает по причине неправильной регулировке холостого хода двигателя.

Основные причины детонации

Главная причина появления детонации мотора на протяжении ряда лет остаётся неизменной – это низкое качество топлива. При появлении первых признаков детонации специалисты рекомендуют поменять место заправки машины. Если это не помогает необходимо обратиться к специалистам для проведения комплексной компьютерной диагностики.

Сегодня можно выделить следующие причины детонации мотора машины:

1. Низкое качество бензина
2. Загрязнённый топливный фильтр
3. Низкое октановое число топлива
4. Неисправность топливного насоса
5. Неисправность форсунок
6. Неисправность датчика кислорода
7. Неисправность свечей зажигания
8. Неисправность блока управления

Что нужно делать при детонации двигателя?

Возникает детонация мотора машины только при определённых режимах силового агрегата и характеризуется высокими оборотами. Для предотвращения этого вредного явления устанавливается специальный датчик.

Его задача заключается в непрерывном мониторинге работы мотора и при появлении первых признаков детонации изменить состав смеси для предотвращения возникновения опасного явления.

Датчик детонации двигателя

В карбюраторных моторах для предотвращения детонации вручную проворачивают трамблёр, что несколько отодвигает момент зажигания. В современных бензиновых агрегатах откорректировать угол опережения вручную нельзя, поскольку за это отвечает электроника.

С целью предотвращения детонации между вторым и третьим цилиндром на блоке предусмотрен датчик, используемый как устройство контроля, работающее на основе пьезоэффекта. Во избежание ложных сигналов настроен он на восприятие шумов в диапазоне 25-75 Гц.

Срединное положение датчика на блоке разрешает осуществлять высокоточную отладку работы всех цилиндров. Место для него определено дислокацией наиболее разогреваемой камеры сгорания, от которой и начинается распространение детонационного сгорания. Будь то двигатель поперечного или продольного положения датчик устанавливается немного ниже впускного коллектора и работает следующим образом:

• механические импульсы создают напряжение на пьезоэлектрическом элементе, возрастающее по мере роста интенсивности колебаний;
• когда напряжение превышает безопасный порог, устройство посылает сигнал о корректировке угла опережения зажигания;
• датчик трансформирует механическое воздействие в постоянный электрический сигнал, посылаемый в основной блок управления, после чего система оптимизирует впрыск и обеспечивает более позднее зажигание;
• в итоге силовая установка работает экономичнее, а мощность достигает заложенного максимума.

Признаки неисправности датчика детонации

О проблеме с датчиком сигнализирует индикатор на приборной панели. Он может загораться лишь эпизодически, когда нагрузка возрастает, либо гореть постоянно. Отсутствие импульса от датчика не препятствует работе двигателя и дальнейшей эксплуатации транспортного средства, однако это отрицательно сказывается на его динамике. На то, что с детонационным сигнализатором не все в порядке, могут указывать и другие косвенные признаки:

• перегрев двигателя за короткое время, несмотря на невысокую внешнюю температуру;
• потеря мощности и приемистости;
• возникновение калильного зажигания;
• ухудшение разгонных показателей;
• увеличение потребления бензина;
• чрезмерный нагар на свечах зажигания.

Как проверить датчик детонации

Когда сканер расшифровки кода ошибки недоступен или посещение СТО невозможно, проверить датчик на исправность можно самостоятельно. При этом не следует забывать, что внутри детонационного датчика расположен чувствительный пьезоэлектрический кристалл, поэтому допускать его ударов и падений нельзя.

Проверка требует наличия мультиметра с диапазоном в тысячные доли вольта. В том, что прибор поддерживает рекомендуемый диапазон, следует убедиться до начала процедуры. Также полезно выяснить нормальный уровень сопротивления для датчика проверяемой марки автомобиля.

Для проверки напряжения на контактах снятого с головки датчика мультиметр настраивается на милливольты, после чего его щуп «+» замыкается с управляющим контактом, а «-» – с массой проверяемого устройства. К использованию в роли щупа не рекомендуется старая проводка и проводники со скрутками. Лучше чтобы длина провода щупов была минимальной.

Подсоединенный к измерителю датчик зажимается в руке, которой следует выполнить несколько не слишком интенсивных ударных движений по любой поверхности или предмету, в результате чего мультиметр отобразит наличие или отсуствие напряжения. В альтернативном случае можно легонько постучать по центру свободно лежащего датчика чем-то металлическим. Ударные манипуляции вызывают в исправном датчике потенциал в пределах 40-150 мВ. Если же разность потенциалов полностью отсутствует, датчик детонации подлежит замене.

Конструктивные решения для предотвращения детонации

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

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

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

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

Детонация двигателя при выключении зажигания

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

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

• дизелинг;
• калильное зажигание;

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

Детонация при запуске двигателя

Детонация при запуске двигателя возникает при поступлении в один или несколько цилиндров обедненных топливовоздушных смесей. Причиной обеднения смеси является засоренность специальных распылителей — форсунок.

При появлении засоров, нарушается расчетная величина объема подаваемого топлива. Чтобы установить причину появления засорения, необходимо произвести проверку фильтра грубой очистки, а также фильтров каждой форсунки.

Холодный мотор после прогрева часто восстанавливает свою работу, и детонация двигателя прекращается.

Детонация двигателя ВАЗ

Все без исключения автомобили ВАЗ, начиная от модели 2101 и заканчивая современными версиями, оснащаются бензиновыми силовыми установками, которые являются более приоритетными у всех автомобильных производителей.

Нормальное функционирование любого бензинового мотора обеспечивается рядом факторов – соблюдением правильной пропорции топливовоздушной смеси, качеством бензина, соответствующим углом опережения зажигания, состоянием ЦПГ. При несоответствии хоть одного из этих факторов возможно появление такого негативного эффекта как детонация.

Бывают случаи, когда возникает детонация при выключении зажигания ВАЗ-2106 или любой другой версии. То есть, силовая установка продолжает самостоятельно работать даже после того как прекращена подача искры. Здесь тоже происходит процесс самовоспламенения, но проходит он несколько по другим причинам. Такое воспламенение происходит от каких-то чрезмерно нагретых элементов ЦПГ. Этот эффект носит название «калильное зажигание», и это уже не детонация двигателя ВАЗ-2106. Не стоит путать эти два понятия, поскольку они совершенно разные.

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

Итак, что же 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.

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.

— 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.

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 системы.

Что такое компрессия, детонация двигателя и на что она влияет

Увеличение коэффициента полезного действия (КПД) автомобильного двигателя весьма полезно с точки зрения его экономичности, но практически всегда заводит инженеров в конструкционный тупик. Так произошло и при попытках увеличения степени сжатия в цилиндрах. Бесконечно уменьшать объём камеры сгорания невозможно, ограничения накладывает применяемое топливо.

Что такое компрессия

Компрессия измеряется в единицах давления и представляет собой пиковое его значение в цилиндре при быстром подводе поршня к верхней мёртвой точке (ВМТ) в конце такта сжатия, когда клапаны закрыты, а утечкой через кольца можно пренебречь за счёт скорости процесса.

В отличие от степени сжатия, которая выражается в отношении рабочего объёма цилиндра к пространству камеры сгорания и является величиной безразмерной, не зависящей от технического состояния мотора, компрессия двигателя может меняться и зависеть от множества условий.

Поэтому именно она представляет большой интерес для оценки текущего положения дел в двигателе. Ведь горение смеси происходит не в абстрактном цилиндре нового мотора, а во вполне конкретных условиях, иногда далёких от идеала.

Чем отличается компрессия в дизельных и бензиновых ДВС

В дизельном моторе воспламенение смеси происходит за счёт тепла, выделяемого воздухом при его быстром и значительном сжатии. Температура поднимается настолько, что при впрыске даже тяжёлого дизтоплива в этот раскалённый газ оно мгновенно и надёжно загорается во всём объёме.

Бензиновый мотор работает иначе. Смесь подготавливается заранее, независимо от того, происходит ли это в цилиндре (так называемый прямой впрыск бензина) или ещё во впускном коллекторе, по ту сторону от клапана.

При нормальной работе воспламеняться самопроизвольно она не должна, поджигание происходит от электрической искры в свече зажигания. И не во всём объёме сразу, а только в ограниченной области искрового промежутка, откуда дальше и распространяется фронт пламени, поджигающий всю оставшуюся смесь.

Отсюда и различия в уровне компрессии. Если не брать в расчёт новейшие разработки ещё не пошедших в серию двигателей, то компрессия в дизелях значительно больше, примерно вдвое от бензиновых аналогов.

Точные цифры привести невозможно, поскольку моторных технологий масса, а с появлением турбированных двигателей с большим избыточным давлением на впуске ситуация вообще сильно изменилась. Остался только общий принцип – при прочих равных условиях компрессия в дизеле должна быть выше, а ограничения в её росте существуют в обоих случаях.

Как проверить компрессию в цилиндрах

По определению понятия компрессии можно догадаться, как её измерить. Предварительно ДВС прогревается до высокой температуры 70-90 градусов.

Из цилиндра выворачивается свеча, а вместо неё вставляется наконечник жёсткого или гибкого армированного шланга, заканчивающегося манометром с подходящим пределом измерения давления.

После чего выполняется несколько процедур:

• отключается топливный насос, для чего достаточно вынуть соответствующий предохранитель;
• блокируется подача искры и топлива в цилиндры, например, снять разъёмы с модулей зажигания и форсунок;
• наконечник шланга плотно фиксируется для предотвращения утечек, полностью нажимается педаль газа для освобождения пути воздуха на впуск, после чего включается стартёр;
• как только показания манометра прекращают расти, данное финишное значение давления запоминается или записывается, это и будет означать компрессию в данном цилиндре.

Для каждого двигателя существует свой допустимый диапазон значения компрессии, зависящий от его конструкционной геометрической степени сжатия.

Среднее значение давление в бензиновом моторе составляет в районе — 10 кг/см² (в дизельном ДВС — 20 кг/см²).

Практический смысл имеет также разбег показаний между цилиндрами, поскольку все одновременно выходят из строя довольно редко.

Упомянутые выше утечки через кольца по мере износа начинают играть всё большую роль. Обычно компрессия уменьшается со временем, но случаются парадоксальные случаи так называемой масляной компрессии.

Масло поступает в цилиндр в таком количестве, что полностью заливает кольца, и компрессия может даже превысить показания нового мотора.

Что представляет собой детонация

В нормальном режиме смесь в бензомоторах горит достаточно медленно, и фронт пламени от свечи распространяется с небольшой скоростью порядка 50 м/с.

Однако при выполнении ряда условий эта скорость резко возрастает:

• низкое качество антидетонационных свойств бензина, характеризуемых его октановым числом;
• самовоспламенение по дизельному типу задолго до ВМТ;
• высокая температура в цилиндре;
• возникновение дополнительных нагретых очагов в камере сгорания;
• неконтролируемое увеличение степени сжатия, например, при сильном нагаре;
• низкие обороты при большой нагрузке;
• слишком бедная, быстро сгорающая смесь.

Физическими свойствами детонации становятся быстрое, взрывное горение и распространение волны со скоростью звука. Причём эта скорость в условиях высокого давления и температуры значительно превышает её в нормальной обстановке.

Причины возникновения

Условия проявления детонации вызваны неисправностями мотора или пренебрежением к правилам его эксплуатации:

• заправка некондиционным или неподходящим для данного мотора топливом;
• перегрев двигателя;
• езда на повышенных передачах с малыми оборотами и значительным нажатием на педаль акселератора;
• установка слишком раннего зажигания на двигателях, где оно регулируется;
• нагар в камере сгорания;
• неисправность датчика детонации, не вызывающая выявления его ошибки со стороны блока управления;
• чрезмерное обеднение смеси.

Полностью исправный двигатель, снабжённый электронной системой впрыска и заправленный положенным по инструкции горючим, не детонирует.

Признаки детонирования

Самое частое упоминание о детонации – это знаменитая фраза «пальцы стучат». Разумеется, никакие пальцы там не стучат, а характерный звук возникает от ударов волны с большой скоростью о днище поршня.

При сбросе газа, а также при равномерном движении на больших оборотах звон пропадает, хотя в особо тяжёлых случаях мотор может звенеть постоянно, что очень опасно для него, тем более, что при раскрутке звон плохо различим.

Последствия процесса

Разница между нормальным процессом и детонацией примерно такая же, как между горением артиллерийского пороха и взрывом бризантных веществ.

Первое выталкивает снаряд, а второе разрушает его вместе со стволом пушки. Примерно то же возникает и в цилиндрах двигателя.

Разваливаются и прогорают поршни, сокрушаются перегородки между кольцами, перегревается и искривляется головка блока. Ездить с детонацией категорически недопустимо.

Меры устранения и профилактика

Всё сводится к соблюдению простейших правил:

• заправляться только проверенным бензином с заданным октановым числом;
• вовремя менять масло, не дожидаясь отложений нагара;
• следить за состоянием системы управления двигателем, проводя полную диагностику после появления сигналов об ошибках;
• не допускать перегревов;
• не ездить под нагрузкой на чрезмерно малых оборотах;
• при увеличении расхода масла двигателем проверять компрессию и не откладывая принимать решение о ремонте мотора.

Актуальность борьбы с детонацией резко уменьшилась после прощания с карбюраторными моторами и повышением общей культуры обслуживания автомобилей.

Но знать об этом явлении нужно, тем более, что запас прочности у новых двигателей значительно меньше, чем был во времена постоянно «звенящих» от детонации моторов старых «Москвичей» и любителей ездить на «Жигулях», заливая «76й» бензин.

Особенно быстро детонация убьёт турбомотор, где и так конструкторы вынуждены снижать степень сжатия из-за высокого начального давления на впуске.