Детонация двигателя: сущность явления

Что такое детонация двигателя внутреннего сгорания

Детонация двигателя явление не из приятных. Причины детонации мы разберем в конце статьи, а сначала давайте разберемся в том, что такое детонация, и что при ней происходит с двигателем.

Нормальное сгорание топлива в цилиндре, это химическое взаимодействие, протекающее в смеси паров бензина с воздухом. Для того чтобы процесс начался, мало просто перемешать горючее с воздухом в нужной пропорции, этому веществу необходимо еще дать необходимую энергию.

В дизельных двигателях для этого создается очень высокое давление на горючую смесь и температура в конце такта сжатия способствует воспламенению топлива. В бензиновых моторах смесь необходимо поджечь искрой, которая создается при помощи автомобильной свечи. Сформировавшееся пламя распространяется от электродов автомобильной свечи к стенкам всей камеры сгорания.

Пока фронт пламени идет от свечи зажигания к дальним зонам камеры сгорания, может произойти ее самовоспламенение до прихода огня. Несомненно, из-за этого возникает слабая ударная волна, которая встречает на своем пути подготовленное к воспламенению топливо.

От сжатия горючая смесь тут же воспламеняется. Проще говоря, эта волна и есть детонация, скорость ее распространения в цилиндре двигателя достигает порядка 1000 м/с. Это в несколько раз быстрее обыкновенного фронта огня. При этом вы можете слышать металлический звук.

Это явление проявляется, как правило, при средних и больших оборотах мотора. Слабая и кратковременная нагрузка не оказывает серьезного вредного воздействия. Кроме того, чем ближе обстоятельства сгорания в моторе к детонации, тем выше его КПД.

В дизельных двигателях уровень сжатия намного выше, от чего топливо нагревается до пятисот градусов, и самовоспламеняется без помощи искры. В бензиновых моторах уровень сжатия намного меньше, соответственно, и температура в цилиндрах ниже. Кроме того, способность самовозгораться у бензина ниже, чем у дизельного горючего.

Последствия детонации двигателя

Сильная детонация губительно действует на детали камеры сгорания. По сути, детонация - это взрыв, и несложно догадаться, что вследствие этого происходит механическое разрушение деталей двигателя.

При длительной и сильной детонации может быть испорчен и поршень, и шатун, другие элементы КШМ. Так же негативному воздействию подвергаются клапаны и другие элементы ГРМ. И конечно же цилиндры подвергаются сильнейшему негативному воздействию.

Детонация двигателя при выключении

После того как выключили зажигание, мотор автомобиля может временами продолжать работать, то есть «дергается». Частота вращательных движений коленчатого вала то увеличивается, то уменьшается. И происходящее в камере сгорания напоминает процесс самовозгорания топлива в дизельном двигателе. Это явление называется «дизелинг». Не нужно его путать с детонацией, это другое явление и ничего общего с детонацией не имеет.

Дизелинг появляется при некорректной регулировке холостого хода. В случае если система загрязнена и смесь обогащают принудительным способом, путем закручивания винта количества. Свыше меры приоткрывают заслонку первой камеры, при этом получается, что всегда работает главная дозирующая система. Это так же может служить причиной детонации на холостых оборотах.

Причины возникновения детонации в двигателе

Причиной детонации в современных двигателях, включая ВАЗ, чаще всего является низкое качество топлива и количество примесей в нем. Прежде чем ехать в сервис попробуйте сменить заправку. Если детонация не исчезнет, то необходимо проверить работу топливной системы с помощью компьютерной диагностики. Так же необходимо обратиться в сервис в том случае, если детонация сильная.

Помимо низкого качества топлива причиной детонации может стать:

низкое октановое число используемого топлива
грязный топливный фильтр
плохо работающие форсунки
неполадки в работе топливного насоса
неисправный кислородный датчик
использование неподходящих свечей зажигания
неисправность системы охлаждения двигателя
неисправность блока управления работой двигателя

То есть причин много, но большинство из них можно определить только лишь с помощью специального диагностического оборудования.

Что делать, если двигатель детонирует?

Детонация, как правило, возникает при определенных режимах работы двигателя, характеризующихся высокими оборотами двигателя и повышенной нагрузкой.

Это может быть резкий старт с места, движение в гору, движение с полной загрузкой и т.д.

Для борьбы с детонацией в современных двигателях используется специальный датчик, который так и называется датчик детонации. Он отслеживает параметры работы двигателя, и в случае появления детонации изменяет режим работы двигателя за счет изменения состава топливной смеси и параметров угла опережения зажигания.

Однако, если во время движения вы заметили, что двигатель детонирует, то первым делом необходимо изменить стиль вождения. Как можно плавнее нажимая на педаль газа старайтесь так же плавно трогаться, снизьте скорость движения, преодолевайте подъемы на пониженной (по сравнению с обычным режимом) передаче.

При первой же возможности залейте в бак гарантировано хороший бензин, купленный на официальной заправке того же Лукойла или BP. Если детонация не прекратится, то езжайте в сервис на диагностику.

Материалы: http://www.auto-infosite.ru/articles_132.html

2 ≫

Все автомобилисты знают, что бывает детонация двигателя, а многие и устраняли такую проблему.

Детонация двигателя это быстрое, взрывное сгорание горючей смеси в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а именно раннее воспламенение топливовоздушной смеси во время сжатия. Поэтому давление на поршень начинается до того, как поршень достиг верхней мертвой точки. Тойсть, когда поршень двигается вверх, сила механизма заставляет его двигаться обратно, это плохо влияет на мощность двигателя и экономичность автомобиля.

Так возникает детонация двигателя, во время чего все излишки тепла образующиеся при сгорании топливной смеси передаются на стенки камеры сгорания и днище поршня и силовой агрегат перегревается, появляется коррозия днища поршня и внутренней поверхности цилиндра, прогорает прокладка головки блока цилиндров (ГБЦ).

Основная проблема при детонации, заключается в том , что не контролируется сгорание топлива, в результате чего появляются механические и термические перегрузки деталей двигателя внутреннего сгорания, особая нагрузка ложится на прокладки головки блока цилиндров. Ведь прокладка головки блока цилиндров при возникающих некорректных перегрузках может выдержать недолгое время.

При стихийном сгорании топлива происходят ударные волны с сильным возрастанием давления и высокой температурой (температура бывает даже выше +3700 гр.), что и приводит к выгоранию прокладки головки блока цилиндров.

Прокладку ГБЦ пострадавшую от детонации видно по окантовке камеры сгорания, которая бывает сильно повреждена, а именно измята.

Одной из причин возникновения детонации двигателя может служить использование бензина с низким октановым числом для автомобилей не приспособленных к его потреблению ( заливается бензин А-76 вместо А-95,а то и вместо А-98).

Не забывайте бензин с низким октановым числом применяется для двигателей с небольшой степенью сжатия! Все производители автомобилей или двигателей рекомендуют какое топливо использовать.

Если все же используется низкооктановый бензин с несоответствующим ему двигателем не удивляйтесь серьезным повреждениям двигателя.

преждевременное сгорание топлива (вследствие чего также изнашиваются детали кривошипно-шатунного механизма).
образование повышенного нагара в цилиндрах;
некорректная работа системы охлаждения ДВС;
преждевременное зажигание;
когда авто долго работает на небольших оборотах коленчатого вала, правда надо признать этим страдают российские авто;
плохое поступление в камеру сгорания топливовоздушной смеси;
повреждения ГБЦ;
испорченные вкладыши, поврежденные поршни (треснутые);
некорректная эксплуатация авто, а именно: езда на высокой передаче при подъеме, повороте, эксплуатация авто в режиме холостого хода.

О детонации двигателя можно узнать, услышав нехарактерный стук металлических деталей (создается впечатление, что стукаются металлические шарики), также при проведении диагностики с помощью датчика анализирующего звуки.

Детонация двигателя бывает приемлемой (допустимая) и не допустимая. Приемлемая детонация как правило, не слышна, она бывает при работе двигателя на низких оборотах и продолжается небольшое время. Явление допустимой детонации происходит в автомобилях, когда изготовитель выпускает двигатели с максимальным крутящимся моментом при минимальном объеме. Недопустимая детонация практически всегда происходит в модифицированных двигателях с высокой мощностью, взрывное сгорание происходит на высоких оборотах коленчатого вала,тойсть при высокой нагрузке. Эксплуатации мотора в таком режиме в течение нескольких секунд может привести к многочисленным повреждениям внутренних деталей мотора.

В модифицированных автомобилях (тюнингованных) для повышения крутящегося момента устанавливается опережающееся зажигание, раннее зажигание вызывает волну давления, которая воспламеняет горючую смесь по всей камере сгорания. Также детонация возникает при изменении рекомендуемого соотношения смеси воздух-топливо(но любителей тюнинга этим не остановиш).

Не последнее значение в появлении детонации имеет степень сжатия в ДВС, как правило без наддува она установлена на уровне 10, 5:1 если агрегат работает на неэтилированном бензине А-92, но если степень сжатия установлена 13:1 нужно пользоваться бензином с более высоким октановым числом-А-95, А-98. Моторы с наддувом как правило имеют низкий коффициент сжатия от 7:1-9,5:1, наддув нужен для поступления большего объема воздуха, который нагнетается в камеру сгорания специальной турбиной, этот дополнительный воздух повышает степень сжатия.

Когда вы определите причуну детонации, проверьте нет ли самовоспламенения смеси без искры. Самовоспламенение происходит из-за перегрева силового агрегата в конце сжатия, или от соприкосновения смеси с частицами нагара или с раскаленными электродами, чтобы понять выключите зажигание, двигатель сразу остановился-причина стуков детонационное сгорание.

После определения причин детонации необходимо убедиться в отсутствии самовоспламенения смеси (без искры). Очень часто водители совершают ошибку, путая детонационное сгорание с самовоспламенением. Последнее связано с перегревом силового агрегата в конце такта сжатия. В это время сжатая смесь сильно нагревается, что приводит к ее самовозгоранию. Кроме того, возможно самовоспламенение смеси из-за ее соприкосновения с частицами нагара либо раскаленными электродами. Во избежание каких-либо ошибок нужно выключить зажигание. Если двигатель останавливается сразу, значит более вероятной причиной стуков является детонационное сгорание, потому что данное явление возникает лишь после того, как горючая смесь загорается при помощи электрической искры.

Надо отметить, что преждевременное сгорание становится меньше с увеличением частоты вращения коленвала, так как топливовоздушная смесь в цилиндрах находится меньшее количество времени. Это происходит благодаря повышению скорости распространения пламени, что в итоге приводит к уменьшению концентрации перекисных соединений.

Поэтому следует стремиться к езде на более высоких скоростях (с повышенными оборотами коленчатого вала). Естественно езда на больших скоростях разрешается там , где позволяет дорожное покрытие.

Если детонация происходит из-за пользования несоответствующим бензином, ее можно попытаться устранить, установив более позднее зажигание. При установке более позднего зажигания снижается давление газов и температуры в цилиндрах, а также остается меньше времени для возникновения перексидных соединений, концентрация которых не будет достигать критических значений. В результате сгорание топливной смеси будет происходить нормально. Иначе нужно сменить бензин и пользоваться тем топливом, которое рекомендует завод производитель, не забывайте, пользуясь рекомендуемым топливом снижаете риск возникновения детонации,продлеваете жизнь двигателя и своего автомобиля.

Материалы: http://carsaround.ru/detonaciya-dvigatelya-i-prichiny-ee-poyavleniya.html

3 ≫

Процесс, при котором происходит неконтролируемое самовозгорание топливовоздушной смеси в цилиндрах, называется детонация двигателя. Данный дефект является взрывом, он производит разрушительные действия на узлы и детали силовых агрегатов любого вида. В физическом смысле детонация представляет из себя разрушительную взрывную волну, созданную при избыточном давлении и сверхвысокой температуре топлива.

Во время разгона автомобиля водитель давит на педаль акселератора, топливная смесь, попадая в цилиндры, испытывает воздействие очень высокого давления и температуры. Давление возрастает от перемещения поршня вверх и возгорания топлива от свечи накаливания. Пламя, расползаясь по камере сгорания, генерирует добавочное давление.

Под воздействием сверхвысокой температуры и возросшего давления остатки горючей смеси самовоспламеняются, создавая одну за другой взрывные волны со стремительным возрастанием амплитуды.

Возникает эффект неконтролируемой цепной реакции, в ходе которой пламя на огромной скорости давит на гильзу, обороты двигателя растут до бесконечности — движок идет вразнос, раскручиваясь самопроизвольно. Такую ситуацию трудно взять под контроль.

Последствия детонации двигателя выражены появлением следующих поломок:

Срыв кромок поршней.
Повреждение стенок цилиндров.
Разрыв прокладки головки цилиндров.
Поломка датчика дроссельной заслонки.

При стабильной работе мотора происходит равномерное сгорание топливной смеси с последующей передачей энергии на поршни.

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.

Электронный блок управления (ЭБУ), установленный в автомобилях с инжекторным двигателем, регулирует параметры топливной смеси. При помощи ЭБУ производится коррекция угла опережения зажигания с вынужденным снижением объема впрыскиваемой топливной смеси.

Причины детонации частично исчезают, но в результате подобного регулирования мощность силового агрегата существенно снижается. При высоком уровне засоренности форсунок ЭБУ не всегда может осуществлять компенсирующие функции.

Причины детонации прогретого мотора:

поломан датчик заслонки;
использование топлива, имеющего низкое октановое число;
неисправность и засор форсунок.

После восстановления или замены датчика заслонки двигатель готов к эксплуатации на любых, в том числе и на повышенных режимах. Узнать, есть ли детонация двигателя, причины ее возникновения на прогретом моторе, можно только под нагрузкой при включенной передаче.

Низкое качество топлива, пониженное значение его октанового числа является одной из основных причин, которые способствуют повышению температуры в камере сгорания и увеличению давления в топливных цилиндрах, приводящих к возникновению взрывов.

Чем выше данный показатель топлива, тем лучше оно противостоит самовоспламенению и детонации. Высокое значение октанового числа бензина — это антидетонационный индекс.

Детонация двигателя также может быть вызвана нарушением хрупкого баланса между двумя факторами:

Применение неверно подобранных свечей зажигания, может явиться причиной возникновения детонации в двигателе. Назначение данных приборов состоит в контроле внутренней среды двигателя, от точности срабатывания свечей зависит своевременность и качество сгорания топлива.

При нарушении режима сжигания топлива происходит наращивание температуры в камере сгорания и перегреву элементов силового агрегата, приводящее к детонации. Чтобы устранить появившийся дефект, необходимо сменить имеющиеся свечи зажигания на другой рекомендуемый вид.

Недостаточное сжатие топлива в цилиндрах приводит к неполному сгоранию смеси и прилипанию оставшихся компонентов к стенкам цилиндров в виде нагара. В зависимости от качества бензина и уровня очистки топлива происходит образование отложений нагара, что существенно уменьшает объем цилиндра и вызывает детонацию.

Для уничтожения вредных отложений применяются специальные присадки или производится замена марки топлива на другую.

На появление детонации инжекторного двигателя влияют следующие параметры:

Угол опережения зажигания.
Обеднение топливной смеси.

Многих автовладельцев интересует, как устранить детонацию двигателя своими руками. Для того чтобы избавиться от взрывного горения горючих смесей, умельцы часто используют следующие приемы:

Эксплуатация движка на более высоких передачах. При работе на высокой скорости сокращается время сгорания топлива на фоне максимального давления. Разгон автомобиля приводит к снижению вероятности появления детонации.
Замена свечей зажигания.
Увеличение влажности воздуха. Более влажный воздух существенно снижает температуру в камере сгорания.
Использование охладителя воздуха интеркулера для снижения температуры воздуха перед нагнетанием его в цилиндры.
Замена бензина на топливо, имеющее более высокое октановое число.
Перемещение трамблера для изменения угла опережения зажигания в сторону уменьшения для стабильной работы карбюраторного двигателя на холостых оборотах.
Торможение двигателя для опережения момента зажигания.

Применение метода корректировки положения трамблера используется на короткое время, чтобы добраться до ближайшей автозаправки и сменить топливо на более высокооктановый бензин. После этого трамблер необходимо установить в прежнее положение для обеспечения оптимального значения угла опережения.

Бывают случаи, когда автовладельцы осознанно производят корректировку угла опережения зажигания в сторону увеличения, обедняя горючую смесь. В результате происходит повышение динамических характеристик автомобиля, увеличивается крутящий момент. При проведении данной операции существенно возрастает вероятность появления детонации двигателя.

Устранение или уменьшение детонации двигателя является сложной задачей. Чтобы выявить настоящую причину возникновения взрывов внутри мотора, необходимо тщательно изучить принцип работы силового агрегата и понять, что способствует их появлению.

В результате ударных нагрузок, возникающих при взрывах, появляются характерные звуки в виде звонкого стука, изменяется состав и цвет выхлопных газов, детали двигателя получают серьезные дефекты. Кроме ярких шумовых эффектов, имеются внешние признаки появления детонации:

кратковременный выход черного дыма из выхлопной трубы;
уменьшение температуры отработавших газов;
кратковременная потеря мощности двигателя;
потеря управления работой двигателя вследствие ее неустойчивости;
критический перегрев элементов движка.

Элементы, входящие в состав силового агрегата, изготовлены с расчетом на работу при определенных значениях температуры и давления. Ударные нагрузки, возникающие при детонации, превышают все допустимые значения.

Детонационный эффект является наиболее опасным для транспортного средства. Он может возникнуть при неравномерном распределении воздуха и топлива внутри цилиндров, что приводит к внезапным неконтролируемым взрывам.

Для своевременного выявления данного дефекта нужно регулярно контролировать появление посторонних звуков и постукиваний, исходящих со стороны силового агрегата транспортного средства. Именно источники этих звонких сигналов нужно выявить и немедленно убрать причину их возникновения.

Детонация является потенциальной опасностью для движка, поэтому ее нужно постоянно держать под контролем. Она не должна присутствовать при нормальной работе двигателя. Даже небольшой шум в двигателе необходимо постоянно исследовать и убирать причины, вызвавшие его.