Детонация в двигателе. Причины и пути решения — Полезные статьи

 

Беспричинное воспламенение и быстро сгорание топлива в цилиндре, называется детонацией двигателя. Это явление еще можно описать как взрывное горение. Причина, из-за которой происходит детонация топлива – это физика горения топливной смеси. В то время, когда нагрузка увеличивается, либо машина движется в гору, повышается и подача топлива, в результате этого получается обогащенная смесь, которая попадает в цилиндр, где высокая температура и давление.

Сгорание смеси происходит неоднородно, что приводит к образованию зоны не сгоревшей смеси, в которой происходят химические реакции. Когда давление и температура достигают критического значения, происходит самовоспламенение.

 

 

На проявление и характер детонации двигателя влияют следующие факторы:

• угол сжигания
• количество топлива
• структура топливной смеси
• конструкционные недостатки двигателя
• соотношение объема цилиндра и камеры сгорания

Состав смеси влияет на образование источников детонации, если он будет обогащенным, то это обязательно приведет к появлению в камере сгорания зон, где будут проходить окислительные процессы несгоревшего топлива. Увеличение угла зажигания приводит к перемещению давления в верхнюю мертвую точку, оно начинает расти, что приводит к детонации.

Октановое число бензина говорит о стойкости к взрывному горению, чем ниже число, тем активнее будут проходить окисления и повышается вероятность детонации. Кроме этого, причиной появления детонации двигателя могут стать дефекты конструкции, например камера сгорания имеет неправильную форму, либо цилиндр слишком большой.

Металлический стук, который появляется из-за взрывных ударов о внутренние стенки цилиндра, говорит о детонации двигателя. Нарушается масляный слой, что приводит к работе кривошипно-шатунного механизма всухую, двигатель начинает перегреваться и портятся детали. Соответственно падает мощность двигателя, а расход топлива наоборот увеличивается.

Чтобы побороть детонацию двигателя, применяется ускорение сгорания смеси и в тоже время, замедление всех реакций окисления. Добиться такого эффекта можно с помощью увеличения оборотов коленчатого вала, это поможет сократить время на процесс окисления несгоревших участков топливной смеси. Соответственно вероятность самовозгорания уменьшится.

Увеличение степени турбулентности в камере сгорания – еще один способ борьбы с детонацией в двигателе. Это достигается при максимальном завихрении потока смеси, что сокращает количество времени на прохождение пламени от источника к периферии. Добиться такого результата можно при использовании поршня со специальной формой верхней части.

Данные способы позволяют избавится от детонации в двигателе, что положительно отразится на моторесурсе. Наш автосервис в Твери предлагает услуги по диагностике и ремонту двигателя Вашего автомобиля.

Детонация двигателя – причины и способы борьбы

Водителям старой закалки, которые начинали свой автомобильный путь 15-20 лет назад и ранее, вряд ли нужно рассказывать, что такое детонация. Эту информацию они впитывали буквально с первых уроков автошколы, и она была одним из пунктов правильного вождения и обслуживания автомобиля. Характерный звук детонации, который в народе прозвали «стуком пальцев», каждый заучивал буквально с первых километров. Однако начинающие автомобилисты, которые лишь недавно вступили в ряды водителей, могут вообще не знать о таком явлении. Современные автомобили худо-бедно научились бороться с детонацией, и она перестала быть такой распространенной. Но в этом и опасность – сама детонация, как физическое явление, никуда не делась и в современных моторах, при возникновении она все равно наносит сильный вред двигателю, особенно, когда водитель не знает что это такое и как с ней бороться.

Воспламенение смеси в цилиндрах

Что такое детонация?

Говоря научным языков, детонация – это произвольное самовоспламенение смеси в цилиндрах двигателя, которое имеет характер взрывной волны. Именно последний параметр отличает детонацию от других случаев самовозгорания смеси в цилиндрах (например, калильного зажигания). Основная проблема детонации не в том, что топливо-воздушная смесь воспламенилась не в «свое» время, а в том, что скорость распространения этого огня в 500-1000 раз больше чем в случае обычного «поджига» от свечи. Именно ударная волна и приводит ко всем негативным последствиям детонации.

Чтобы было понятно, о какой напасти идет речь, перечислим негативные моменты, которые детонация оказывает на двигатель.

1. Все элементы мотора получают перегрузки, что заметно сокращает их ресурс. Особенно страдают поршни и коленвал.

Поврежденный поршень из-за детонации

2. Из-за повышения температуры увеличивается риск прогара клапанов и прокладки головки блока.

Прогоревший клапан

3. Детонационная волна смывает масляную пленку со стенок цилиндров, что может привести к задирам.

Задир в цилиндре

Кстати, характерный звук при возникновении детонации это вовсе не стук пальцев, как принято считать, а удары взрывной волны от детонации по стенкам цилиндров. Если бы пальцы двигателя были настолько изношены, что издавали бы такие звуки, то владельцу этого мотора надо было бы думать не о детонации, а о капремонте.

Причины возникновения детонации

Понятно, что детонация это прежде всего самовоспламенение. Но почему смесь вообще самопроизвольно загорается? В идеальных условиях этого не происходит, однако стоит появиться нескольким дополнительным факторам и тепловая работа двигателя нарушается. И тут сразу жди детонацию.

1. Неправильное октановое число бензина. Двигатель проектируется инженерами под использование топлива определенного типа. Степень сжатия, форма камеры сгорания, сечение клапанов все это выбирается с учетом характеристик топлива. Если использовать бензин, у которого октановое число ниже, то все расчеты нарушаются, а топливо-воздушная смесь начинает детонировать. Это справедливо и для топлива с различными присадками, которое формально по ОЧ подходит. Кстати, у газа октановое число очень высокое, больше 100, поэтому при работе на газу детонация встречается очень редко.

2. Слишком раннее зажигание. Неправильный угол установки зажигания также один из факторов, которые приводят к детонации. Противоречие в том, что двигатель любит раннее зажигание, но его же любит и детонация, так что при настройке нужно найти компромисс, чтобы двигатель работал хорошо, но без детонации.

Угол опережения зажигания

В карбюраторную эпоху этот навык оттачивали годами, ведь выставлять зажигание приходилось ориентируясь только на слух и ощущения. Инжекторная эпоха эти навыки нивелировала. Теперь зажиганием заведует электронный блок управления, а в самом двигателе встроен специальный датчик. При малейших намеках на детонацию, ЭБУ начинает регулировать угол зажигания. При этом нужно понимать, что его возможности небезграничны – и полностью компенсировать другие факторы ЭБУ не может. Вот почему даже в инжекторную эпоху детонация не является пережитком прошлого.

3. Обедненная топливно-воздушная смесь. Ситуация аналогичная зажиганию, раньше все регулировки были механические и неправильно настроенный карбюратор мог приводить к серьезной детонации, но теперь все в руках электроники, которая очевидных «косяков» не совершает. Не стоит забывать про случаи перепрошивки, когда мотор специально переводят на бедную смесь или проблемы с инжектором, из-за которых смесь в цилиндрах получается неправильной.

4. Неподходящие свечи. Использование свечей с характеристиками, которые отличаются от рекомендованных производителем, тоже может привести к детонации. Смесь сгорает не полностью и ее остатки начинают детонировать.

5. Нагар на стенках камеры сгорания. Закоксованность двигателя тоже один из факторов появления детонации. Слой отложений ухудшает теплоотвод, элементы двигателя сильно нагреваются и от них поджигаются остатки смеси.

Нагар на стенках

6. Манера вождения. Детонация не любит высокие обороты, когда цилиндры быстро «проветриваются», а у несгоревшей смеси мало шансов где-то дополнительно воспламениться. Но детонация любит высокую нагрузку, топлива в цилиндры поступает много и сгорает оно не полностью. Из этого нетрудно сделать вывод – езда на низких оборотах со значительным нажатием педали газа это просто рай для детонации. Водители часто про это забывают – поднимаются в горку на высоких передачах, пытаются резко ускориться чуть ли не с холостых оборотов, не меняют момент переключения передач при увеличении загрузки. Все это способствует детонации. Правда, речь идет только о машинах с механическими коробками передач, «автоматы», вариаторы и «роботы» обычно настраивают, чтобы исключить такие режимы работы.

Борьба с детонацией

Водитель, который не обращает внимание на детонацию, серьезно сокращает ресурс двигателя и приближает его ремонт. Закрывать глаза на регулярное появление детонации нельзя, стоит задуматься над причиной.

1. Владельцу карбюраторного авто нужно проверить зажигание и карбюратор. Зажигание можно диагностировать самому, для этого есть выработанная годами рекомендация. Разогнаться до 40 км/ч, включить 4 передачу (речь, конечно, только о механике) и нажать педаль газа в пол. В идеальной ситуации двигатель должен детонировать буквально пару секунд (если детонации совсем не будет значит зажигание слишком позднее), а потом перейти на нормальный режим работы. Карбюратор в домашних условиях настроить труднее, тут и опыт нужен, и газоанализатор, так что с этим вопросом лучше в сервис.

2. У инжекторных автомобилей появление детонации чаще всего связано с некачественным топливом. Попробуйте поменять заправку или использовать бензин с более высоким октановым числом.

3. Всем водителям, вне зависимости от типа двигателя, стоит оценить манеру вождения. Общая рекомендация – не «насиловать» двигатель на низких оборотах, а выбирать режим работы двигателя в зависимости от степени открытия дросселя. При постоянных стояниях в пробках есть рекомендация периодически раскручивать двигатель до отчески, чтобы сжигать образовавшийся нагар.

Как видите, бороться с детонацией не трудно, но эти простые меры помогут продлить жить двигателя и избавят водителя от многих проблем.

С уважением, Александр Нечаев.

Что такое детонация двигателя и как ее предотвратить?

Что такое детонация двигателя?

Детонация двигателя происходит, когда чрезмерная температура и давление в камере сгорания двигателя вызывают самовоспламенение воздушно-топливной смеси внутри.

Детонация двигателя или стук в двигателе – распространенная проблема, возникающая в транспортных средствах. Это может привести к серьезному повреждению двигателя и других внутренних частей велосипеда или автомобиля.

Как правило, при включении двигателя топливовоздушная смесь воспламеняется. Затем зажигается одно ядро ​​пламени, которое двигает транспортное средство вперед. Однако, когда тепло и давление зажигают эту смесь

вместо одного, возникает несколько пламен.  

Затем эти языки пламени сталкиваются с огромной силой и вызывают внезапное повышение давления в цилиндре.

Это резкое повышение давления приводит к перегрузке различных внутренних деталей, таких как поршни, кольца, подшипники, прокладки и т. д., , который известен как детонация или стук.

Каковы симптомы детонации двигателя?

Всякий раз, когда происходит детонация двигателя, она вызывает стук или стук , которые можно услышать во время ускорения или открытия дроссельной заслонки. Этот звук отличается от обычного шума выхлопа, так как он высокий и исходит из моторного отсека.

Каковы последствия детонации двигателя?

После детонации она может вызвать

от умеренного до серьезного повреждения двигателя , которое может быть необратимым или, по крайней мере, очень дорогостоящим. Детонация может расплавить свечи зажигания, дать трещину в поршневых кольцах, подшипники шатунов и пробить прокладки.

Справочное видео — Что такое стук в двигателе?

Что делать при детонации?

Если вы слышите такой стук или стук, вам следует немедленно убрать педаль газа и остановить автомобиль. Также важно доставить его на станцию ​​техобслуживания, чтобы проверить на наличие повреждений, прежде чем использовать его снова.

Использование во время детонации может усугубить повреждение и привести к долгосрочным проблемам. Кроме того, это может быть небезопасно для водителя.

Понятно, что детонация двигателя может привести к значительным повреждениям автомобиля. Вот несколько способов предотвращения детонации:

Используйте высокооктановое топливо

Октановое число топлива указывает на его способность сопротивляться самовоспламенению. Следовательно, , чем выше октановое число топлива, тем лучше способность топлива сопротивляться самовозгоранию и тем ниже вероятность детонации.

Стандартное октановое число 87 защищает большинство двигателей, но для двигателей с высокой степенью сжатия или наддува может потребоваться топливо с более высоким октановым числом.

Уменьшить степень сжатия

Сжатие в цилиндре определяет тепло в камере и, таким образом, одно может управлять другим. Для обеспечения того, чтобы тепло и давление оставались стабильными и не превышали предельные значения, следует контролировать степень сжатия .  Это можно сделать за счет использования разных головок цилиндров, поршней и прокладок головок.

Проверить угол опережения зажигания

Слишком опережающее опережение зажигания может привести к слишком быстрому повышению давления в цилиндре. Это может привести к детонации. Может быть полезно проверить угол опережения зажигания и сбросить его с помощью

в соответствии со спецификациями производителя.

Используйте более холодную свечу зажигания

Кончик свечи зажигания часто является основным источником самовоспламенения. Слишком горячая свеча может удерживать слишком много тепла и вызывать детонацию . Переключение на свечу зажигания в более холодном температурном диапазоне часто может решить эту проблему. Это уменьшит вероятность самовозгорания. Будет полезно, если вы воспользуетесь руководством по свечам зажигания, прежде чем решите купить.

Увеличение мощности охлаждения

Тепло обычно является основной причиной детонации. Избыточное тепло часто может быть связано с неэффективной системой охлаждения. Улучшение системы охлаждения автомобиля путем замены радиатора, установки более качественного вентилятора, кожуха вентилятора или охлаждающей жидкости может помочь увеличить мощность охлаждения.

Детонация и предварительное зажигание

Избегайте ненужного повреждения двигателя

Детонация и предварительное зажигание — два уникальных состояния, которые могут серьезно повредить авиационный двигатель. Силы и сильный нагрев, возникающие в результате возникновения любого из них, обычно требуют полной разборки и ремонта двигателя.

Чтобы понять сходства, различия и причины того и другого, требуется точное понимание того, как топливо сжигается в двигателе для развития мощности. Любой, кто когда-либо наблюдал, как воспламеняются осевшие пары топлива, видел, как фронт пламени плавно продвигается от очага воспламенения к внешним краям, где горючие пары достигают точки разбавления, которая останавливает горение. Именно так топливо должно сгорать в поршневом двигателе, чтобы развивать мощность без ущерба. Детонация относится к состоянию, при котором удаленные карманы в топливно-воздушной смеси сильно взрываются из-за повышения давления после обычного воспламенения. Предварительное зажигание относится к состоянию, когда в камере сгорания существует либо несвоевременная искра, либо другой источник воспламенения, что позволяет горению начаться задолго до искры с обычным временем. Предварительное зажигание и детонация часто могут накладываться друг на друга, обычно из-за детонационного повреждения, вызывающего преждевременное зажигание.

Детонация

Детонация отличается тем, что она не может произойти до срабатывания свечи зажигания. Когда искра начинает гореть внутри цилиндра, ожидается, что фронт пламени будет равномерно проходить через цилиндр, создавая тепло и равномерное давление, чтобы толкать поршень вниз. Когда начинается горение, давление в баллоне быстро растет. Если детали камеры сгорания горячее, чем обычно, это может привести к самопроизвольной детонации удаленных карманов внутри цилиндра. Это также может произойти, когда октановое число топлива ниже требований двигателя.

Причины детонации ограничены чрезмерным нагревом и низким октановым числом. Чрезмерное тепло может быть вызвано неправильным охлаждением, высокой компрессией из-за чрезмерных отложений в камере сгорания, бедной смесью, опережающим синхронизацией и многим другим. Когда он ограничен одним цилиндром, наиболее вероятным виновником является частично забитая топливная форсунка. Это позволяет одному цилиндру работать намного меньше, чем другим. Утечки на впуске также могут привести к обеднению смеси, но обычно их замечают при работе с низким давлением во впускном коллекторе, когда симптомы утечки становятся гораздо более очевидными. Детонация, вызванная низкооктановым топливом, с большей вероятностью повлияет на несколько цилиндров, поскольку способствующий фактор присутствует во всех цилиндрах. Детонацию может быть трудно, если вообще возможно, обнаружить пилоту из кабины.

Детонация может происходить за некоторое время до серьезного повреждения или может очень быстро перейти в серьезную поломку в зависимости от ее серьезности. Незначительная детонация может вызвать повреждение, которое со временем, вероятно, перерастет во все более серьезное состояние. Это происходит на дальних участках камеры сгорания и в результате обычно вызывает наибольшее повреждение кромок поршней. Это вызывает быстрое повышение температуры на краях поршня, что может привести к последующей детонации и повреждению кромок колец. Это также может вызвать преждевременное зажигание из-за горячих точек. Как только это происходит, поврежденная кромка поршня подвергается сильному нагреву и давлению, что может привести к прожиганию отверстия в углу поршня. Утечка продуктов сгорания, проталкивающихся через разорванные кромки колец, также вызывает подгорание на кромке поршня, которое быстро приводит к выходу из строя уплотнения между камерой сгорания и картером.

Предварительное зажигание

Предварительное зажигание определяется как сгорание, которое начинается до того, как оно должно произойти, перед обычной синхронизированной искрой. Предварительное зажигание может происходить само по себе или в результате детонации. Горячие точки от детонации, свечи зажигания с неправильным температурным диапазоном и тлеющие нагары от обедненных смесей являются распространенными причинами преждевременного зажигания. Углеродные отложения обычно не накапливаются, когда бедная смесь является хронической, но нормальные отложения могут быстро нагреваться до температуры свечения, когда топливная форсунка внезапно частично засоряется. Углеродные следы внутри магнето, которые позволяют цилиндру получать искру от другого цилиндра, также могут быть причиной.

В большинстве случаев преждевременное зажигание начинается в начале такта сжатия или около него, поскольку горючая смесь становится труднее воспламеняться при повышении давления. Это вызывает сильную нагрузку на двигатель и может быстро прожечь дыру в поршне, чаще всего посередине. Преждевременное зажигание вызовет внезапную потерю мощности, так как пораженный цилиндр работает против нормального вращения двигателя.