К чему приводит детонация двигателя

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.

Описание детонации и ее последствий

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:

1. Срыв кромок поршней.
2. Повреждение стенок цилиндров.
3. Разрыв прокладки головки цилиндров.
4. Поломка датчика дроссельной заслонки.

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

Причины возникновения детонации при включении мотора на холодную

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.

Корректировка работы двигателя при помощи электронного управления

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.

Детонация мотора после прогрева

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.

Влияние качества топлива и свечей зажигания

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

• качество свеч зажигания;
• сила сжатия топлива.

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.

Устранение детонации мотора

На появление детонации инжекторного двигателя влияют следующие параметры:

1. Угол опережения зажигания.
2. 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:

1. 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.
2. Замена свечей зажигания.
3. Увеличение влажности воздуха. Более влажный воздух существенно снижает температуру в камере сгорания.
4. Использование охладителя воздуха интеркулера для снижения температуры воздуха перед нагнетанием его в цилиндры.
5. Замена бензина на топливо, имеющее более высокое октановое число.
6. Перемещение трамблера для изменения угла опережения зажигания в сторону уменьшения для стабильной работы карбюраторного двигателя на холостых оборотах.
7. 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.

Признаки появления детонации движка

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.

Почему возникает детонация двигателя после выключения зажигания: причины и устранение

Видео о причинах и последствиях детонации в моторе автомобиля

Одной из причин ее демонстрации является слишком раннее зажигание, что можно определить по характерному звонкому стуку в двигателе. Возникает он в результате преждевременного воспламенения горючей смеси. При правильной установке угла опережения зажигания смесь воспламеняется немного, не доходя до верхней мертвой точки (2-3 градуса).

То есть начало вспышки происходит тогда, когда поршень еще не закончил восходящее движение, а завершается в момент начала возврата в нижнюю мертвую точку. Если же воспламенение происходит слишком рано, то возникает обратный удар, что и вызывает неприятный звук детонации двигателя.

Еще одна причина детонации – это применение топлива с более низким октановым числом, чем предусмотрено правилами эксплуатации данного автомобиля. К чему это приводит? В результате использования низкооктанового топлива в камере сгорания происходит образования нагара (сажи), а это приводит к критическим последствиям.

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

Для устранения неисправности важно знать причины детонации двигателя. Это, применение топлива низкого качества. Автовладельцы с целью экономии часто заливают бензин с меньшим октановым числом. Объяснить это легко. Современные двигателя имеют высокую степень сжатия, что требует применение более качественного бензина.

Вторая проблема — неправильно выставленное зажигание (как правило, ошибка заключается в ранней установке зажигания). Такая хитрость позволяет машине быстрее реагировать на педаль газа. Но имеется и минус. Из-за преждевременного запала горючая жидкость воспламеняется в момент, когда поршень еще не стал в верхнюю позицию. Из-за этого на поверхность поршня действует ударная нагрузка, имеет место перегрев и появляется детонация.

Обедненная смесь. Бывают ситуации, когда преждевременное воспламенение происходит из-за высокого содержания воздуха и малого объема бензина в подготовленном составе. Здесь возможны две причины — неправильно выполнена регулировка или же специально увеличена мощность мотора.

Если горючее подготовлено с учетом требований производителя, воспламенение происходит своевременно, а мотор работает идеально. При этом температура горения поддерживается на должном уровне. В случае обеднения смеси детали мотора перегреваются, из-за чего при последующем впрыске горючее загорается под действием тепла, не дожидаясь появления искры. Практика показала, что в случае «обеднения» горючего риск детонации существенно возрастает.

Появление нагара. При длительной эксплуатации на внутренних элементах мотора возникают отложения, создающие «тепловую рубашку». Это, в свою очередь, приводит к росту рабочей температуры и воспламенению горючего в камере сгорания. Итог — сильная детонация двигателя на холостых оборотах.

Неправильно выбранные свечи зажигания. Часто автовладельцы не обращают внимания на модель и тип свечей, которые покупаются для системы зажигания машины. На самом же деле этот вопрос крайне важен. Изделия должны подбираться под каждый конкретный тип мотора и подходить по тепловым характеристикам. Итогом несоответствия как раз и являются вибрации.

Снижению мощности двигателя и быстрому износу элементов кривошипно-шатунного узла. Как следствие, ресурс мотора уменьшается, и раньше наступает необходимость его ремонта.

Из-за неправильного воспламенения силовой узел постоянно перегревается. В результате происходит разрушение поршней и внешней части цилиндров. Кроме того, от высокой температуры страдают клапана, свечи зажигания и кольца на поршнях. Со временем на внутренних элементах движка появляются задиры, зазубрины и трещины. На начальном этапе это приводит к усилению детонации, а со временем и к выходу из строя двигателя.

Высок риск перегорания прокладки, которая устанавливается под ГБЦ мотора. Это произойдет, если своевременно не избавиться от проблемы, и не устранить детонацию.

Появляются сильные ударные нагрузки, которые негативно действуют на движущиеся элементы мотора. Наибольшее влияние испытывают на себе элементы кривошипно-шатунного механизма. В частности, из-за сильных ударов страдает шатун, поршень, а также вкладыши (коленвала, шатунные и коренные).

Из сказанного выше видно, что отсутствие каких-либо действий, направленных на устранение проблемы, неизбежно приводит к выходу из строя элементов мотора и необходимости больших затрат в будущем. Вот почему важно быстро диагностировать и устранить проблему.

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.

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.

Такая взрывная реакция может возникнуть в любом из ДВС, независимо от модели ВАЗ, будь то 2101 или 2114. Ниже мы приведем список основных причин детонации, возникающей в двигателях автомобилей ВАЗ:

1. Нарушение соотношения кислорода и бензина в топливной смеси. Если количество О₂ превышает положенную норму, то в отдельных местах камеры сгорания под воздействием высоких температур могут происходить окислительные процессы, которые становятся основной причиной детонации;
2. Увеличение  угла опережения зажигания. В такой ситуации процессы в цилиндрах происходят раньше еще до подхода коленвала к верхней мертвой точке двигателя. Поэтому и возникает как повышенное давление и температура, так и вызванные этим явлением химические реакции.
3. Октановое число – это величина, указывающая на качество бензина. Выше октановое число – лучше качество топлива. Еще в советские времена водители часто прибегали к различным уловкам в целях экономии – делали так называемый топливный компот, смешивая в равных пропорциях бензин марки А-76 и АИ-93. Наиболее продвинутые товарищи использовали специальные присадки, добавление которых в бензин низкого качества, повышало его октановое число. По требованиям завода изготовителя для нормальной работы ДВС в автомобили ВАЗ необходимо было заливать бензин марки АИ-93 (сегодня эту марку уже не выпускают, вместо нее появились АИ-92, АИ-95 и АИ-98, а на смену марке А-76 пришла А-80).

От  октанового числа напрямую зависит скорость воспламеняемости топлива под воздействием давления. Чем ниже этот индекс, тем выше должно быть давление. Таким образом, заливая в бак бензин с октановым числом ниже требуемого, автовладелец нарушает предусмотренный производителем цикл сгорания ТС, что и приводит к детонации.

4. Повышение степени сжатия сверх нормы провоцирует возникновение повышенных температур и давления, что, собственно, и является причиной возникновения нежелательных реакций в камере сгорания.

Все перечисленные причины появления детонации в бензиновых ДВС одинаково актуальны как для карбюраторных, так и для инжекторных топливных систем.

В ДВС карбюраторного типа детонацию сопровождает металлический стук. Особенно этот звук выражен под нагрузкой. Многие автолюбители путают его со стуком «пальчиков». В действительности же этот звук вызван взрывной волной. Если своевременно не принять соответствующих мер по устранению неполадки, последствия могут быть весьма плачевными для силовой установки авто:

• быстрее изнашиваются элементы цилиндропоршневой группы;
• прогорают поршни;
• разрушаются перемычки между кольцами;
• выгибается шатун;
• подгорают тарелки клапанов;
• может произойти пробой ГБЦ.

Есть несколько способов борьбы с детонацией. Первое и самое главное – ни заправлять автомобиль бензином с октановым числом ниже рекомендованного производителем. Если требуется топливо марки АИ-92, не стоит экономить и заливать А-80. Также старайтесь заправляться на проверенных АЗС.

В случае, когда с качеством бензина все в порядке, а двигатель все равно детонирует, проверьте зажигание и при необходимости настройте угол опережения, повернув трамблер, сделайте его более поздним.

В случае возникновения детонации на ДВС инжекторного типа, кроме железного стука появляются и другие признаки, по которым можно выявить проблему. Но из-за того, что система подачи топлива контролируется блоком управления с применением встроенных датчиков и угол опережения выставляется автоматически, самостоятельно выставить зажигание невозможно.

Появление детонации в инжекторном ДВС отслеживается при помощи встроенного датчика (ДД). Если устройство работает исправно, возникновение детонационного сгорания ТС отслеживается, сигнал передается на ЭБУ (Электронный Блок Управления) и причина устраняется автоматически, путем уменьшения угла опережения зажигания.

Факторы, провоцирующие появление детонации:

• несоответствие октанового числа топлива;
• несоответствие степени сжатия. Если вследствие проведения ремонтных работ, была увеличена степень сжатия, то заправка прежней маркой бензина может привести к детонации. Допустить такую оплошность очень легко, если шлифовать ГБЦ либо сам блок, а затем установить прежнюю по толщине прокладку ГБЦ. Если вы не хотите «умертвить» мотор, к вопросу степени сжатия стоит подходить очень серьезно. Учтите, что детонация двигателя может проявляться в жаркую погоду либо в определенном диапазоне оборотов;
• УОЗ. Слишком ранний угол может привести к «паразитному» давлению в некоторых местах камеры сгорания, что приведет к самопроизвольным взрывам;
• неправильное соотношение топлива и воздуха. Детонация мотора может возникнуть как в случае обедненной смеси, так и при переобогащении;
• нагар в камере сгорания. Образование отложений способствует закреплению частиц, которые после такта выпуска не покидают камеру сгорания. Сохраняя высокую температуру, они способствуют появлению в цилиндре детонации. Большое количество нагара приводит к заполнению полезного объема камеры сгорания, что может привести к появлению детонации.

Методы борьбы

Советы по устранению детонации после отключения зажигания

Бывают случаи, когда ДВС автомобиля начинает дергаться (детонировать) после выключения зажигания. Чаще всего такая реакция наблюдается автовладельцами после заправки бензином с более низким октановым индексом. По сути, ДВС продолжает работать даже после того, как прекращена подача искры.

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.

Статья в тему — Как бороться с калильным зажиганием

Водители со стажем советуют два способа, чтобы убрать детонацию двигателя внутреннего сгорания. Они просты и не требуют особых навыков.

1. Взрывное воспламенение смеси в цилиндрах двигателя не появляется без причин. Если до очередного посещения автозаправки мотор работал правильно, а после заправки возникла детонация, то причина кроется в качестве топлива. Слейте плохой бензин и залейте хороший.
2. Если эксплуатация транспортного средства длительное время проходит без сильных нагрузок, то внутри двигателя появляется нагар. Он увеличивает сжатие и уменьшает отвод тепла. Для устранения дайте силовому агрегату максимальную нагрузку: разгоните автомобиль до максимальной скорости на 5-10 минут. Делайте это на трассе, а не на городских дорогах.

Если это не помогло избавиться от детонации после глушения двигателя, то обратитесь на автосервис и проведите детальную диагностику.

Вероятные последствия детонации двигателя

• прогорание либо частичное оплавление поршня, вследствие аномально большой температуры. Также может произойти поломка перегородок между кольцами. Устранить неисправность поможет дорогостоящая капиталка;
• ускоренный износ ЦПГ. Детонация разрушает масляную пленку на стенках цилиндра, что приводит к сухому трению поршней;
• прогорание выпускных клапанов;
• перегрев двигателя;
• повышение температуры турбины, что может привести к ее поломке;
• высокая температура стенок цилиндра и поршня требует от колец проводить через себя большее количество тепла. Слишком высокая температура пагубно влияет на эластичность колец;
• оплавление электрода. Ситуация редкая и случается лишь в крайне запущенном состоянии.

Любителям экономить

Если вы заправляете современный автомобиль 92 бензином, в надежде сэкономить, то вас приятно удивит информация о системе зажигания инжекторного двигателя. Регистрируя возникновение детонации, ЭБУ «отодвигает» УОЗ. Такие меры помогают устранить детонацию, но приводят к потере динамических характеристик автомобиля. Соответственно, повышается расход, что сводит на нет все попытки экономии.

Тюнерам

Также будьте аккуратны с расчетами при форсировании мотора. В особенности детонации подвержены неправильно построенные турбированные моторы. Но не обходит стороной эта проблема и атмосферные ДВС. На отечественных просторах есть любители устанавливать 16-клапанные ГБЦ в моторы с поршневой от 8-клапанных двигателей.

Езда внатяг

Движение внатяг – езда под нагрузкой на повышенной передаче. Случается такое, когда водитель резко добавляет газ, будучи на повышенной передаче, когда обороты двигателя не превышают 2500 тыс. Спровоцировать такую ситуацию может затяжной подъем, при котором водитель не сбрасывает скорость, а сильнее нажимает на педаль.

Последствия этого эффекта, если не предпринять мер – очень серьезны. Перегрев составляющих частей может привести к пробою головки блока. Отсутствие масляной пленки, которая разрушается из-за воздействия детонации, повышает трение и приводит к ускоренному износу элементов ЦПГ.

Последствия детонационного сгорания смеси

Пробой прокладки ГБЦ

Прогар поршня

Особенности инжекторных моторовЭффективно бороться с этим эффектом на карбюраторных двигателях можно несколькими способами. В первую очередь при появлении детонации следует заменить топливо, особенно если перед этим осуществлялась заправка на станции с сомнительным качеством топлива.

Причины детонации инжекторного двигателя идентичны карбюраторному, но у таких моторов имеется помимо металлического звона еще ряд признаков, указывающих на возникновение этого эффекта.

А все потому, что двигатель с такой системой питания является более совершенным. У него процессы смесеобразования и подачи смеси в цилиндры контролируется электронным блоком управления на основе показаний множества датчиков. Также он в зависимости от режима работы мотора еще и самостоятельно подбирает и устанавливает угол опережения. То есть, водитель самостоятельно установить зажигание уже не может.

Электронный блок способен отследить и появление детонации. Для этого все инжекторные моторы оборудованы датчиком детонации (ДД).

Этот датчик способен выявить появление детонационного сгорания, а ЭБУ на основе его данных уже примет меры. К примеру, если причина детонации двигателя ВАЗ-2109, оснащенного инжекторной системой питания, — некачественное топливо, и датчик уловил появление эффекта, ЭБУ просто уменьшит угол опережения зажигания и детонация прекратится.

Как проверить ДД

Конструкция всех датчиков детонации идентична. Находящийся в них пьезоэлемент, преображает механическое воздействие в электроток. Исправный прибор вырабатывает слабые электрические импульсы, которые, в свою очередь, проходят через встроенный в него резистор.

При детонации вибрация усиливается и дает большую нагрузку на пьезоэлемент. В результате резистор перегорает, сопротивление не оказывается, и импульс проходит на ЭБУ. Блок управления реагирует на возникшую неисправность в системе и дает команду устранить ее. На всех моделях автомобилей ВАЗ, оснащенных ДВС инжекторного типа, установлены одинаковые ДД.

Выход ДД из строя влияет на работу ДВС следующим образом: ЭБУ, уловив сбои в работе датчика детонации, переводит работу силового агрегата в аварийный режим. При этом автоматически выставляется позднее зажигание, благодаря чему возможность детонационного сгорания исключается полностью. Признаки неисправности ДД на ВАЗ-2110:

• ДВС на холостом ходу работает неравномерно;
• снижается мощность силовой установки;
• увеличивается расход топлива;
• двигатель запускается не сразу;

Налицо признаки позднего зажигания. Такие проявления при неисправности ДД можно наблюдать на всех автомобилях ВАЗ, оснащенных инжекторными движками. Вместе с тем, подобный эффект могут провоцировать и другие датчики. Поэтому следует знать некоторые нюансы, по которым можно определить совершенно точно, что именно послужило причиной нестройной работы двигателя.

Как не странно, в большинстве случаев при возникновении проблем с работой ДВС автолюбители упускают из виду то, что причиной может служить именно Датчик Детонации. Проверяется все остальное, а ДД остается без внимания, в то время как именно его стоило бы проверить в первую очередь.

Чтобы проверить датчик детонации на предмет неисправности, нужно знать, где он расположен. Место нахождения ДД зависит от типа ДВС. На 8-клапанных агрегатах датчик находится возле выпускного коллектора и напоминает внешним видом довольно массивную гайку, закрепленную болтом.

Сложнее будет обнаружить датчик, а также подобраться к нему в авто оснащенных 16-клапанными моторами. За счет того, что ГБЦ здесь намного мощнее, ДД расположен под выпускным коллектором и осмотреть его можно лишь подняв авто на подъемнике или загнав на смотровую яму.

Вне зависимости от места расположения ДД, схема его подключения всегда идентична, будь то датчик на ВАЗ-2107 или на ВАЗ-2114. Существует 2 способа проверить работоспособность датчика детонации.

Способ первый (с применением тестера):

1. Установите прибор в режим замера сопротивления (уровень до 2 килоОМ).
2. От датчика отсоедините колодку с проводкой.
3. Подключите тестер к контактам ДД.
4. Нанесите по крепежному болту несколько несильных ударов ключом, одновременно с этим следите за показаниями тестера.

После подключения тестера к датчику на дисплее возникает определенное значение, показывающее сопротивление ДД. Когда по крепежному болту датчика наносится удар, это значение должно резко возрасти, затем снова вернуться к исходному, если датчик исправен.

Этот способ проверки не нуждается в дополнительных измерительных приборах. Вместе с тем, он считается более эффективным:

1. Запустите двигатель и наберите 2000 оборотов.
2. Возьмите рожковый ключ или небольшой молоток с металлической насадкой.
3. Начните наносить по болту датчика удары и одновременно вслушивайтесь в работу ДВС.

Если мотор продолжает работать без изменений – датчик неисправен. При нормальной работе ДД удары распознаются как детонация, на ЭБУ отправляется сигнал и автоматика переключает агрегат в аварийный режим. При этом обороты двигателя снижаются. Как только вы прекратите наносить удары по болту крепления ДД двигатель должен восстановить частоту оборотов. Так должно происходить, если датчик работает нормально.

Сразу надо отметить, что вышедший из строя ДД ремонту не полежит. Его можно только заменить. Процедура эта довольно проста. Единственная проблема состоит в труднодоступности датчиков на 16-клапанных моторах. В остальном же все предельно просто. Для работы понадобится лишь подходящий по размеру к крепежному болту рожковый ключ и новый датчик.

Обратите внимание на то что, приступая к откручиванию болта крепления, следует предварительно снять колодку с проводами. Далее, откручиваете крепежный болт, снимаете вышедший из строя датчик, на его место устанавливаете новый и закручиваете болт на место. Присоединяете колодку и работа закончена.

Конструктивно все датчики детонации одинаковы и в их основе лежит пьезоэффект, то есть механическое действие преобразуется в электрическое. И чем больше механическое воздействие, тем больше энергии датчик способен выработать.

Основной составляющей этого датчика является пьезоэлемент, который от механического воздействия вырабатывает электрический ток. При нормальном режиме работы этот датчик вырабатывает электроимпульсы небольшой силы, которые не пропускаются резистором, имеющемся в конструкции.

Во время возникновения детонации, ударные нагрузки и вибрация значительно возрастают, поэтому усиливается воздействие на пьезоэлемент. При достижении определенной силы тока, которую вырабатывает датчик, происходит пробой резистора и импульс поступает на ЭБУ, что и является для него сигналом, что требуется принятие мер для устранения появившегося неправильного сгорания.

Поскольку ДД работают по одному принципу, то схема датчика детонации ВАЗ-2110 такая же, как и на моделях 2107, 2109 (инжекторные версии), 2114 и т. д.

Отметим, что неисправность ДД может повлиять на работоспособность силовой установки. Дело в том, что если ЭБУ выявит, что он не работает, то он переведет работу мотора в аварийный режим, при котором будет установлено позднее зажигание, чтобы полностью исключить возможность возникновения детонационного сгорания.

Признаки неисправности датчика детонации ВАЗ-2110 таковы:

• Нестабильная работа мотора на ХХ;
• Падение мощностных показателей двигателя;
• Повышение расхода бензина;
• Затрудненный пуск мотора;

В общем, все то, что является следствием позднего зажигания. Признаки неисправности датчика детонации ВАЗ-2114 или любой другой инжекторной модели ВАЗ – идентичны.

Но такие признаки могут давать не только ДД, а и другие датчики, отвечающие за работу системы питания, поэтому важно знать, как проверить датчик детонации ВАЗ-2110. В противном случае, можно долго искать причину неправильной работы мотора. Часто автовладельцы не обращают внимания именно на ДД, греша на другие элементы.

Для того, чтобы проверить его, необходимо еще знать, где находится датчик детонации ВАЗ-2110. Здесь все просто, чтобы он мог эффективно улавливать вибрации, его поместили на блок цилиндров. Место его расположения во многом зависит от конструктивных особенностей самого мотора.

На 8-клапанных моторах он расположен обычно в зоне прямой видимости и добраться до него обычно легко. Поэтому определить, где находится датчик детонации на ВАЗ-2107 (инжектор), несложно. Он установлен со стороны выпускного коллектора и представляет собой массивную шайбу и идущей к ней проводкой и закрепленную на двигателе при помощи болта.

А вот на 16-клапанных моторах место установки несколько иное, чем расположение датчика детонации на ВАЗ-2107 (инжектор). Из-за того, что головка блока значительно массивнее, датчик расположили ниже – под выпускным коллектором, поэтому доступ к нему ограничен, и зачастую до него добраться можно только из-под авто на эстакаде или смотровой яме.

И хоть место расположения ДД может несколько отличаться из-за конструкции мотора, но подключение его всегда идентично. Так, схема подключения датчика детонации ВАЗ-2109 с инжекторным двигателем, такая же, как и на модели 2114.

Проверка датчика детонации ВАЗ-2110 может выполняться двумя способами.

Первый из них подразумевает наличие тестера, переведенного на замер сопротивления (уровень замера – до 2 кОм).

Для проверки всего лишь следует отсоединить колодку с проводкой от ДД и к контактам датчика подключить тестер. Затем следует наносить легкие удары ключом по болту крепления ДД и следить за показаниями на дисплее тестера.

После подключения на дисплей выведется определенное значение сопротивления датчика. В момент удара по болту, сопротивление будет резко возрастать, но затем возвращаться к старому показателю. Если этого не происходит (сопротивление не поднимается, или не возвращается) датчик неисправен и требует замены.

Второй способ не требует какого-либо оборудования и является более эффективным. Для его проведения необходимо запустить мотор, установить обороты на уровне 2000 об/мин. Затем берется рожковый ключ, можно использовать небольшой молоток с металлической наставкой (если доступ к ДД ограничен) и наносятся удары по болту крепления.

При исправном ДД после нанесения ударов обороты мотора должны упасть, поскольку такое воздействие будет расцениваться датчиком как детонация и ЭБУ на основе его сигналов уменьшит угол зажигания. После прекращения воздействия на болт обороты должны восстановиться. Если этого не происходит – ДД неисправен.

С тем, как проверить датчик детонации ВАЗ-2114 или любой другой модели, разобрались. Отметим, что этот датчик ремонту не подлежит и если он неисправен, то необходимо его заменить.

Замена датчика детонации ВАЗ-2114 – операция простая, но может быть затруднена плохим доступом к нему (16-клапанные моторы). Для смены же понадобиться всего лишь новый элемент и рожковый ключ соответствующих размеров.

Перед откручиванием крепежного болта следует предварительно отсоединить колодку с проводами. Затем болт выкручивается, снимается старый датчик, а на его место устанавливается новый и надежно фиксируется все тем же крепежным элементом. И только после этого подключается колодка с проводами.

Какие причины возникновения детонации двигателя и способы её устранения

Значение корректной функциональности двигателя транспортного средства по своей сути сравнимо с ролью сердца для человеческого организма. Хоть все узлы машины и работают в абсолютном взаимодействии, и каждая деталь выполняет принципиальную роль в её работоспособности, мотору отведена главная роль – движущая сила, без которой функционировать авто не будет. Малейшие неполадки со стороны мотора должны стать поводом для беспокойства автовладельца, стимулом для поиска причин неисправности и незамедлительного их устранения. В этой статье расскажем о явлении, которое автомобилисты называют детонацией силового агрегата, рассмотрим причины возникновения такого прецедента и способы его устранения.

Почему возникает детонация двигателя.

Детонация: базовая характеристика явления

Прежде чем определять причины прецедента и искать способы решения проблемы, стоит разобраться, что собой являет детонация двигателя и как её распознать автовладельцу. Детонация, как опасный для двигателя феномен, проявляется чаще всего нехарактерными звуками со стороны агрегата. Раздражающий металлический стук, сравнимый с микровзрывом по воспроизведению, зачастую возникает при включении зажигания, под нагрузкой или при глушении. Детонация при запуске двигателя, когда агрегат функционирует на холостых оборотах, многими автомобилистами воспринимается как проблема с зажиганием, однако, если прецеденты проявляются и в других ситуациях, дополняются второстепенными признаками детонирования, причины кроются значительно глубже. Дополнительные признаки детонации могут проявляться в следующем:

1. Стремительный рост расхода топливных ресурсов.
2. Ухудшение параметров мощности агрегата.
3. Регулярные перегревания двигателя.
4. Изменения цвета дыма из выхлопной трубы с практически прозрачного до чёрного.

Если вышеупомянутые симптомы проявляются комплексно и систематически, значит, мотор подвергается детонации, которая являет собой самовоспламенение топлива в камере сгорания, влекущее за собой появление взрывной волны, воздействующей негативно на компонентные детали агрегата.

https://www.youtube.com/watch?v=3BQdFrKGono

Угрожающие последствия детонации

Ответственные и внимательные к своему транспорту водители при малейших, единичных нехарактерных звуках в процессе работы силового агрегата предпринимают эффективные меры для ликвидации неисправностей: отпускание ситуации на самотёк может вылиться в серьёзные проблемы, такие как капитальный ремонт, подразумевающий существенные финансовые затраты. Детонация агрегата является не исключениям, а скорее правилом в этой ситуации, так как нехарактерное звуковое сопровождение работы мотора и повышение расхода топлива является при такой проблеме только «верхушкой айсберга». Некорректное возгорание смеси в цилиндрах, кроме звукового взрывного проявления, сопровождается воздействием волны на компоненты агрегата в форме вибрации, разрушающей мотор изнутри. Последствия детонации двигателя имеют следующий характер:

1. Кардинальное снижение производительности мотора, причиной которого выступает быстрое изнашивание элементов кривошипного и шатунного ряда.
2. Деструкция поршней и внутренних стенок цилиндров в результате систематического перегрева силового агрегата.
3. Прогорание прокладки блока мотора, расположенной под головкой цилиндра.

Как конечный результат разрушительного действия детонирования выступает абсолютная поломка мотора с последующим его дорогостоящим и продолжительным ремонтом.

Первопричины возникновения прецедента

Разобравшись в особенностях понятия «детонации», его практическом разрушающем влиянии на функциональность мотора, стоит переходить к поиску факторов, провоцирующих подобное явление. Факторов, в результате которых в двигателе может произойти детонация, имеется множество, хотя большинство из них и считаются косвенными, приводят к негативным последствиям в комплексном влиянии. Причины детонации двигателя являются идентичными для всех видов силовых агрегатов, зачастую заключаются в следующем:

1. Заправка низкооктанового топлива или горючего плохого качества.
2. Коксование мотора компонентами горения.
3. Эксплуатация свечей зажигания, не соответствующих требованиям завода изготовителя авто.
4. Сбои в процессе смесеобразования.
5. Перегревы силового агрегата.
6. Неисправность охладительной системы мотора.
7. Некорректность работы форсунок или топливного насоса.

Каждый из указанных факторов может стать первоисточником возникновения детонации, провоцируя появление дополнительных проблем в возгорании топливной смеси, что повлечёт некорректность функционирования мотора. При появлении детонации важно разобраться, что происходит в двигателе, определить точный источник неисправности на старте его прогрессирования, когда ликвидация проблемы имеет несложный и не затратный характер. Стук в моторе может быть вызван не только его детонированием, но и другими проблемами, не связанными с этим прецедентом. Если причины детонации инжекторного двигателя можно определить посредством специального датчика, установленного на авто с завода, то своевременная фиксация проблемы на карбюраторных моделях авто зависит непосредственно от внимательности владельца и его умения «слышать» машину. Рассмотрим более подробно самые популярные причины некорректного возгорания топливной смеси, знание которых поможет предотвратить множество проблем с работоспособностью машины и её конкретных рабочих узлов.

Заниженный октановый показатель горючего

Нередко желание хоть как-то сэкономить на обслуживании машины автовладельцем выливается в метод заправки транспорта в пунктах сомнительного происхождения. Такой метод экономии позволяет заправиться недорогим горючим, качество которого не соответствует стандартам международного класса. В результате потребитель заливает в машину обеднённую смесь или жидкость с уменьшенным октановым показателем, что непосредственно обуславливает функциональность мотора, провоцируя детонацию двигателя и не только. В паспорте автомобильного средства производитель указывает технологические особенности топлива, которое должно использоваться при эксплуатации машины. Заправка машины, смесью с октановым числом на несколько порядков ниже, чем рекомендует производитель, провоцирует подъём рабочей температуры агрегата под нагрузкой, а также повышение давления в ДВС. Причина неисправности в этой ситуации заключается в преждевременном зажигании, что провоцирует более продолжительное горение топлива. Этот процесс происходит по причине заниженного сжатия цилиндров, и провоцирует последующий фактор детонации, заключающийся в образовании нагара на поверхностях элементов ДВС.

Нагарообразование на внутренних поверхностях цилиндра

Накопления на внутренних стенках компонентов ДВС провоцируются преимущественно продолжительным использованием некачественного топлива и отсутствием систематического обслуживания мотора согласно регламенту. Появление отложений в форме нагара на стенках цилиндров влечёт за собой уменьшение их рабочего объёма, что провоцирует, соответственно, возрастание сжатия топливной смеси с последующей её бесконтрольной возгораемостью. Как результат, перспективы появления детонации в моторе значительно возрастают.

Некорректно подобранные свечи зажигания

Приобретение недорогих свечей, не соответствующих критериям, указанным заводом изготовителем, может выступать причиной возникновения несанкционированного воспламенения топливной смеси в ДВС. Свечи по своему предназначению исполняют роль контроллера зажигающего момента горючего в камере сгорания. Дефектные или не соответствующие требованиям автопроизводителя свечи могут провоцировать уменьшение рабочих объёмов цилиндра с последующим увеличением сжатия смеси, ростом температурных показателей двигателя. Все эти явления в комплексном сочетании провоцируют некорректное воспламенение топливной смеси и детонационные процессы. Когда в преимущественных проявлениях наблюдается детонация двигателя после выключения зажигания, водителю необходимо проверить свечи на работоспособность, заменить их, если они не соответствуют параметрам, указанным в регламенте эксплуатации машины.

Варианты устранения неисправности

При присутствии проблемы в функционировании двигателя её необходимо исправить в кратчайший период, чтобы избежать более серьёзного нарушения работы агрегата. Если имеется проблема, значит существуют и варианты её ликвидации. Попробуем разобраться, как устранить детонацию двигателя и можно ли это сделать без обязательного обращения к профессионалам на станции обслуживания. Самые простые решения вопроса, как убрать детонацию двигателя, вытекают непосредственно из основных первопричин, провоцирующих её появление. Для начала стоит сопоставить факты, когда появилась неприятная симптоматика со стороны работы двигателя. Если детонация началась непосредственно после очередной заправки машины, вероятней всего, причина кроется в качественных показателях топлива. В такой ситуации правильнее всего будет слить полностью некачественную жидкость, заправляться в дальнейшем только на сертифицированных заправочных станциях, покупая топливо, которое рекомендуется к эксплуатации автопроизводителем. Вторым полезным советом автовладельцам, столкнувшимся с проблемой детонации мотора, является проверка свечей зажигания, при потребности — их замена.

Владельцам карбюраторных автомобилей при появлении детонации необходимо проверить угол зажигания, неправильное положение которого может провоцировать появление проблемы. В инжекторных системах такую неисправность решает блок управления, получая данные с датчика детонации в автоматическом режиме. Когда система автоматически не может справиться с проблемой, на приборной панели машины появляется предупреждение об аварийном режиме, что требует квалифицированного вмешательства. Убирая детонацию, манипулируя углом зажигания, следите, чтобы несанкционированное вмешательство в работу мотора не повлекло за собой его ускоренный износ. Помните, чтобы не искать методы решения проблемы, как ликвидировать детонацию двигателя, важно проводить эффективные профилактические процедуры, которые препятствуют возникновению неполадок в работе агрегата. Профилактика детонации заключается в следующих мероприятиях:

1. Проведение регулярных обслуживаний охладительной системы машины, что позволит предотвратить перегревы двигателя, а, соответственно, станет надёжной профилактикой его детонирования.
2. Своевременно обслуживайте мотор с обязательной заменой масла согласно регламенту.
3. Во избежание образования нагара в двигателе, подвергайте его периодическим нагрузкам, которые повышают эффективность отвода тепла от агрегата.
4. При осуществлении ремонта двигателя и замене сменных элементов системы, приобретайте только детали, которые соответствуют требованиям, изложенным в техническом паспорте авто, отдавая предпочтение покупкам в сертифицированных точках.

Подведём итоги

Детонирование двигателя – это проблема, с которой может столкнуться владелец любой марки и модели авто. Причин такого неприятного явления много, однако все они заключаются в применении несанкционированного оборудования, некачественных деталей или расходных элементов в процессе обслуживания машины, а также невнимательное отношение к функциональности мотора. Детонация является перспективно опасным явлением, которое чревато дорогостоящим ремонтом силового агрегата. Будьте внимательны к мотору автомобиля, реагируйте незамедлительно на неприятные изменения его работы – это поможет обеспечить двигателю продолжительный период эксплуатации и безаварийный жизненный путь.

Основные причины детонации двигателя в автомобиле

В данном случае речь идет о нарушении процесса плавного сгорания топливной смеси в рабочей камере двигателя. Что происходит при детонации? Выделяющаяся тепловая энергия превращается в микровзрыв с образованием ударной волны. Если при штатных условиях пламя распространяется со скоростью почти 30 м/сек, то при детонации этот параметр подскакивает до 2000 м/сек. Как говорится, оцените разницу!

Есть и иные моменты: в штатной ситуации смесь воспламеняется в тот момент, когда поршень чуть-чуть (на 2-3 градуса по углу опережения зажигания) не доходит до ВМТ. Если же мотор детонирует, бензин начинает сгорать еще раньше. В итоге образующаяся после микровзрыва сила начинает давить на поршень, когда он еще не поднялся вверх. Процесс сопровождается характерным металлическим стуком. Последствием подобного развития событий является резкое повышение нагрузок на цилиндро-поршневую группу, коленвал, вкладыши. Это означает, что мощность силовой установки упадет, а расход горючего увеличится.

Причины детонации двигателя

Сразу стоит отметить, что описываемый процесс условно принято делить на критический и допустимый. В последнем случае имеется в виду нечастое явление, обнаруживающее себя нерегулярно. Чаще всего такая детонация слышна на малых оборотах и длится короткий промежуток времени. Это характерно для моторов малого (1,4-1,6 л) объема и сравнительно большой мощности: к примеру, 105 л. с., 1,5 л при крутящем моменте 135 Нм.

Критическая детонация свойственна форсированным двигателям, когда через несколько секунд работы мотор может потребовать немедленного капремонта.

Однако откуда берется детонация в обычных силовых установках? Причин несколько.

Неправильная эксплуатация двигателя

Детонация может проявиться и на полностью исправном моторе: например, при затяжном подъеме на неправильно выбранной передаче с одновременным нажатием на педаль акселератора. В таких условиях коленвал просто не может набрать нужные обороты и разогнать машину.

Зажигание

Некоторые автовладельцы делают угол опережения зажигания ранним, чтобы двигатель быстрее реагировал при нажатии на газ. Так оно и получается, но при этом смесь воспламеняется раньше времени и мотор детонирует, противодействуя движению поршня вверх. Кроме того, в рабочей камере начинает образовываться и накапливаться нагар, в результате чего она уменьшается в объеме и перегревается. Иногда отложения тлеют, делая процесс воспламенения смеси неконтролируемым.

Калильное зажигание и его влияние на детонацию

К детонации силовой установки может привести неграмотная замена свечей зажигания, когда эти детали устанавливаются с неверным калильным числом. Речь идет о явлении, похожим на детонацию, но не являющейся таковой. Калильное зажигание – всего лишь следствие раннего воспламенения смеси, в итоге которого мотор может работать некоторое время даже при выключении зажигания.

Вмешательство в работу ЭБУ

Зачастую владельцы машин стараются любыми методами сделать свое детище более экономным. Для этого производят перепрошивку ЭБУ, ее «чиповку» и иные манипуляции с электроникой блока. В итоге смесь обедняется, топлива действительно расходуется чуть меньше. Но при этом неизбежна детонация, приводящая к сокращению эксплуатационного ресурса двигателя.

Неверное октановое число бензина

Если сравнивать с дизелем, в бензиновой силовой установке смесь воспламеняется не от сжатия, а от электрической искры. При большом октановом числе топливо может сильнее сжиматься без появления детонации. Соответственно: использование горючее с низким параметром (отличающимся от требований производителя авто), неизбежно приведет к этому неприятному явлению. Также стоит учитывать, что не всегда этикетка на колонке АЗС соответствует содержимому ее цистерн. Т. е. если вы хотите заправляться качественным топливом, подбирайте соответствующую станцию. А как показывает практика, сделать это можно опытным путем.

Особенности конструкции

Своеобразие силового агрегата также может быть причиной образования детонации. На процесс ее образования влияют:

• конфигурация камеры сгорания;
• тип днища поршня;
• степень сжатия двигателя;
• наличие (отсутствие) турбонаддува.

Наибольшей степенью сжатия, следовательно, и риском детонации обладают турбированные моторы, работающие на бензине. Здесь топливо с низким качеством, имеющее нештатное октановое число, не только неуместно, но и опасно.

Неисправности датчиков (для инжекторных моторов)

Особенность инжекторных двигателей – наличие элементов, способных контролировать работоспособность системы в любой момент. Ниже рассмотрены датчики, отказ которых ведет к появлению детонации:

1. Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ). Его неисправность сопровождается провалами мощности и рывками при движении, разгоне, а также «плавающим» холостым ходом. Детонация в этом случае особенно ярко даст о себе знать, когда стиль вождения связан с постоянным «утоплением» педали газа в пол. Стоит заметить: индикатор на панели приборов Check Engine в подобной ситуации чаще всего не загорается.
2. Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ). Если он неисправен, мотор начнет перегреваться и ЭБУ об этом не будет «знать». Т. е. детонация будет проявляться только в критическом температурном режиме.
3. Датчик детонации (ДД). Выход его из строя – довольно редкое явление: чаще всего повреждаются подходящие к нему провода. Но если неисправен будет именно ДД, лампочка Check не загорится. Чтобы убедиться в неисправности датчика детонации, пустите и заглушите мотор. Затем снимите любую клемму с аккумулятора и через несколько секунд подсоедините снова. Пустите мотор: если детонация появится, но исчезнет до следующего старта, причина – в датчике. Он же может быть «виноватым», если силовая установка продолжает работать при выключенном зажигании.

Чем опасна детонация для ДВС

Главное последствие детонации – разрушительные нагрузки. В результате ее воздействия ломаются детали КШМ и ЦПГ: поршни, кольца, шатуны, быстро изнашиваются вкладыши – одним словом, элементы, нагруженные в максимальной степени даже при штатной работе двигателя. Другой неприятный момент – повышение температуры. Это вызывает постепенное разрушение зеркала цилиндров, клапанов и пробой прокладки ГБЦ.

Общий итог воздействия температурных и ударных нагрузок, вызванных детонацией, — преждевременный износ двигателя, серьезно сокращающий его моторесурс. Для обычного автовладельца наличие постоянной детонации означает внеплановый капремонт силового агрегата.

Как избежать детонации

Конструкторы постоянно бьются над решением проблемы детонации. Один из предложенных вариантов – применение силовых установок с форкамерно-факельной системой зажигания. Что это за «зверь»? В движках подобного типа применяются две рабочих камеры: предварительная и главная. В первой формируется обогащенная топливо-воздушная смесь, во второй – обедненная. Когда осуществляется воспламенение в предкамере, весь процесс перемещается в основную зону: в итоге детонация исключается.

Простейший способ избежать детонации – езда на сравнительно высоких оборотах, минимальное использование режима работы мотора «в натяг» и диапазоне до 2000 об/мин, что неизбежно ведет к образованию нагара на клапанах и днищах поршней.

Если рассмотреть современные инжекторные двигатели, то в них за описываемым явлением «наблюдает» ЭБУ. Как только пропорции воздуха и горючего в смеси начинают отличаться от нормы, происходит автоматическая корректировка зажигания: т. е. изменяется его угол. Однако бесконечно долго ЭБУ не сможет подстраивать параметры под конкретную ситуацию: постепенно форсунки будут все же засоряться и смесь станет чрезмерно обедненной. Если имеется бортовой компьютер, то он выдаст ошибку Р0324. Это как раз тот случай, когда необходимо проверить чистоту форсунок, т. к. ДД и подходящие к нему провода могут быть исправными.

Но что делать при условии нормальной работоспособности всех вышеперечисленных систем двигателя? Рекомендации просты: следует выбирать топливо, которое рекомендует производитель, и заправляться на АЗС, длительное время зарекомендовавшей себя с лучшей стороны. Тогда не будет необходимости покупать сомнительные присадки, которые согласно надписям на этикетке, якобы повышают октановое число бензина.

Причины детонации дизельного двигателя

На чтение 14 мин. Просмотров 51 Обновлено 04.08.2019

Причина детонации

В дизельном двигателе воздух сжимается в цилиндре так сильно, что его температура превышает температуру воспламенения дизельного топлива. Незадолго до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ), в камеру сгорания впрыскивается топливо, которое мгновенно воспламеняется. Если количество впрыскиваемого топлива избыточно велико, в цилиндре возникают сильные ударные волны, вызывающие детонацию.

Способы предотвращения детонации

Громкий звук детонации в большинстве случаев можно услышать при работе холодного дизеля на холостом ходу или с небольшой нагрузкой. В этом виновата большая задержка воспламенения, которая, как известно, уменьшается при увеличении давления и температуры. Детонация во время холостого хода не опасна для двигателя и исчезает при повышении нагрузки.

В двигателях с непосредственным впрыском дизельного топлива в воздух в камере сгорания детонацию можно устранить, уменьшив количество топлива, впрыскиваемого во время задержки воспламенения. Основное количество впрыскивается сразу после начала сгорания. Недостатком является невозможность полностью устранить выброс сажи, которая возникает, если у топлива перед воспламенением недостаточно времени для испарения и смешивания с воздухом. Когда температура и давление высоки и нет достаточного количества воздуха для сгорания, возникает реакция крекинга (расщепления молекул), которая приводит к образованию сажи. Сажа сгорает не полностью и попадает в отработавшие газы.

Детонационное сгорание топлива можно также устранить с помощью разделения камеры сгорания. Дизельное топливо впрыскивается в изолированную полость (предварительную камеру) в головке блока цилиндров.

Рис. Разделенная камера сгорания дизельного двигателя

Из-за недостатка воздуха там может гореть не всякое топливо. Вследствие предварительного сгорания в предварительной камере повышаются температура и давление. Топливо, которое не сгорело, через сужение попадает с большой скоростью в основную камеру сгорания, где и догорает до конца. Вследствие растяжения по времени процесса сгорания детонационный шум подавляется даже при использовании топлива с большой задержкой воспламенения. Правда, при этом наблюдается повышенный удельный расход топлива.

Наряду со способами смесеобразования, когда топливо впрыскивается в воздух, существует метод подачи топлива, разработанный в компании «MAN», при котором дизельное топливо впрыскивается так, что тонкой пленкой оседает на поверхности камеры сгорания. При использовании данного метода детонация не возникает, так как топливо сгорает в том объеме, в котором оно испаряется со стенки и смешивается с воздухом. Двигатели, работающие по данному принципу смесеобразования, называются многотопливными двигателями внутреннего сгорания, так в них можно использовать все виды топлива, от смазочного масла и дизельного топлива до бензина.

Производители горючего также прилагают старания, чтобы устранить детонацию. Дизельное топливо после нефтеперегонки имеет диапазон кипения 160-90 °С. Оно содержит много насыщенных углеводородов, которые легко воспламеняются. Плотность дизельного топлива составляет р — 0,83 г/ см3, а его удельная теплота сгорания Нu

42000 кДж/кг. При добавлении присадок для ускорения сгорания воспламеняемость дизельного топлива еще больше увеличивается. Действие присадок заключается в том, что топливо воспламеняется непосредственно при попадании в горячий воздух, а при повышении температуры задержка воспламенения дизельного топлива уменьшается. Для этого достаточно добавить в дизельное топливо присадки для ускорения воспламенения в количестве 0,1-1 объемного процента.

Определение воспламеняемости дизельного топлива

Воспламеняемость дизельного топлива выражается с помощью цетанового числа (CZ). Оно означает, что дизельное топливо имеет такую же склонность к воспламенению, что и определенная сравнительная смесь из цетана и a-метилнафталина. Легковоспламеняемым реагентом смеси является цетан. Он имеет цетановое число 100, в то время как л-метилнафталин — цетановое число 0. Таким образом, например, цетановое число CZ = 55 означает, что дизельное топливо имеет такую же склонность к воспламенению, что и сравнительная смесь из 55% (объемных долей) цетана и 45% (объемных долей) a-метилнафталина. Воспламеняемость повышается при росте цетанового числа.

Определение цетанового числа выполняется так же, как и определение октанового числа бензина с помощью эталонного двигателя, специально предназначенного для этих замеров. Используются двигатель для оценки детонационной стойкости бензинов по методу компании «BASF» и стандартный двигатель для оценки детонационной стойкости топливных материалов — одноцилиндровые четырехтактные дизельные двигатели с устройством для регулирования конечного давления сжатия. В то время, как в двигателе компании «BASF» конечное давление сжатия регулируется с помощью ограничения впускаемого воздуха, в стандартном двигателе регулировка выполняется путем изменения степени сжатия.

Ниже измерение цетанового числа 1952/54 описывается на примере испытательного двигателя, разработанного компанией «BASF» — четырехтактного дизельного двигателя с вихревой камерой сгорания и системой испарительного охлаждения. Он работаете частотой вращения коленчатого вала приблизительно 1000 мин а тормозной генератор создает момент сопротивления. Сначала в двигатель подается исследуемое дизельное топливо. Впрыскиваемое количество должно быть отрегулировано согласно расходу 8 ± 0,3 см3/мин, а момент впрыскивания — на 20° угла поворота коленчатого вала к верхней мертвой точке. Во впускном коллекторе двигателя установлена дроссельная заслонка, а перед ней — измерительный диффузор. подключенный к вакуумметру. Дроссельная заслонка закрывается, уменьшая тем самым давление сжатия, пока задержка воспламенения дизельного топлива не будет равна 20° угла поворота коленчатого вала к верхней мертвой точке, а горение не начнется точно в верхней мертвой точке поршня. Величина разрежения отображается на дисплее вакуумметра. Воспламеняемость дизельного топлива высока, когда разрежение имеет низкое значение. Тогда через диффузор проходит лишь небольшое количество воздуха, и конечное давление сжатия — низкое.

По окончании измерения дизельного топлива впрыскиваются две сравнительные смеси при тех же условиях. Цетановое число сравнительных смесей должно различаться всего на четыре единицы. Кроме того, цетановое число дизельного топлива должно находиться в диапазоне между цетановыми числами двух сравнительных смесей. На основании зафиксированных показаний вакуумметра цетановое число дизельного топлива рассчитывается посредством линейной интерполяции и округляется до целого числа.

Цетановые числа современного дизельного топлива составляют 50-55 единиц.

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.

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.

Описание детонации и ее последствий

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:

1. Срыв кромок поршней.
2. Повреждение стенок цилиндров.
3. Разрыв прокладки головки цилиндров.
4. Поломка датчика дроссельной заслонки.

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

Причины возникновения детонации при включении мотора на холодную

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.

Корректировка работы двигателя при помощи электронного управления

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.

Детонация мотора после прогрева

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.

Влияние качества топлива и свечей зажигания

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

• качество свеч зажигания;
• сила сжатия топлива.

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.

Устранение детонации мотора

На появление детонации инжекторного двигателя влияют следующие параметры:

1. Угол опережения зажигания.
2. 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:

1. 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.
2. Замена свечей зажигания.
3. Увеличение влажности воздуха. Более влажный воздух существенно снижает температуру в камере сгорания.
4. Использование охладителя воздуха интеркулера для снижения температуры воздуха перед нагнетанием его в цилиндры.
5. Замена бензина на топливо, имеющее более высокое октановое число.
6. Перемещение трамблера для изменения угла опережения зажигания в сторону уменьшения для стабильной работы карбюраторного двигателя на холостых оборотах.
7. 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.

Признаки появления детонации движка

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.

Детонация двигателя: причины, способы устранения

Детонация в двигателе – это сбой в нормальном цикле его работы. Явление, при котором температура и скорость горения смеси в цилиндре – резко становится выше расчетной, а в естественный звук работы движка – добавляется дробный стук, звон, или металлический трескот. Давайте разбираться, откуда «берется» детонация ДВС, как понять в чем дело и как от нее избавиться.

Как происходит детонация двигателя

Исправный двигатель – детонирует, если «заставлять» его работать на топливе, характеристики которого не соответствуют нормальному для него октановому (бензин) или цетановому (дизель) числу. И наоборот, если топливо – «в порядке», значит, что‐то не так с двигателем. С настройками системы зажигания, балансом воздуха и горючего в топливовоздушной смеси, или работой системы газораспределения.

Чем дольше игнорировать этот признак неисправности — тем меньше шансов избежать капитального ремонта цилиндропоршневой группы.

В нормальном цикле работы ДВС – топливо в его цилиндре равномерно распыляется на мельчайшие капли, перемешивается с воздухом, и сгорает постепенно, плавно передавая свою тепловую энергию донышку поршня, и дальше – кривошипу. Скорость распространения «фронта» пламени в этом случае – 20–30 м/с. При детонации она больше почти в 10 раз, и достигает сверхзвуковой (свыше 1200 м/с). Горючее уже не создает такую «мягкую» волну, нажимающую на дно поршня поступательно, а почти «взрывается», формируя ударное усилие, которое разрушительно действует на ЦПГ. Это как нажимать на кнопку пальцем, или бить по ней молотком — разница воздействий примерно одинакова.

Схема сгорания топлива

Некоторые автовладельцы употребляют термины: «детонирует» и «пальцы стучат» при одних и тех же признаках, но это два разных определения. Процессу детонации двигателя характерно возникновение этого «разрушительного импульса» – уже после проскакивания искры (в бензиновом движке) или окончания такта сжатия (в дизеле), в момент максимального давления. А «стучащие пальцы», или калильное зажигание, которое путают с детонацией, будет возникать, наоборот — раньше момента штатного поджига смеси.

В карбюраторных ДВС, не оборудованных отсечкой бензина, или дизелях с неисправным клапаном обратки это – причина трудностей с остановкой мотора, когда ключ уже вынут из замка, а движок продолжает «дергать» машину.

Причины детонации двигателя

Каждый двигатель автомобиля сконструирован и настроен для работы на определенном топливе. В характеристики бензина, дизеля, или смеси газов (у автомобиля с ГБО) закладывается порог степени сжатия, до которого этот класс топлива устойчив к самовоспламенению, или взрывному горению. Для бензина и газов распределение на виды идет по октановому числу (АИ 95, АИ98, АИ105 и т. д.), для дизеля – по цетановому. Если в цилиндры подается смесь, не соответствующая усилию сжатия, которое обеспечивает конкретный мотор – более устойчивая к самовоспламенению (высокооктановая) — сгорит не полностью, и создаст в камере температуру выше расчетной. Менее устойчивая — загорится раньше, чем нужно, в конце такта сжатия, когда поршень движется к ВМТ, и будет создавать противодействие его движению.

Самая распространенная проблема, из‐за которой может возникать детонация — некачественное, не подходящее автомобилю по характеристикам содержимое заправочных емкостей на АЗС.

Детонация двигателя причины:

• Низкооктановое топливо в цилиндрах двигателя с большой степенью сжатия.
• Дефицит горючего — бедная смесь менее устойчива к детонации.
• Повышенная, по сравнению с расчетной, температура в камере сгорания.

Первый фактор — часто усугубляется: неполадками в топливной системе, износом ЦПГ, сажевыми отложениями в камере сгорания — вокруг седел клапанов, или резьбового отверстия свечи.

Сажевые отложения на поршне

У второй причины есть несколько «корней»: забитые форсунки, топливный фильтр, неисправный регулятор давления в рампе, или насос, не дающий достаточно «питания».

Третья – может быть спровоцирована, кроме плохого горючего, недостаточным охлаждением двигателя, или поступающего в него воздуха (из турбины), забросом в камеру моторного масла через изношенные маслосъемные кольца.

Октановое число бензина и цетановое число дизеля

Привычный нам индекс бензина на заправках – это его коэффициент детонационной стойкости. Сравнение проводится по отношению к смеси производного бензина – гептана, с изооктаном – одним из самых устойчивых к воспламенению от сжатия компонентов. У гептана устойчивость – 0% (никакая), у изооктана – 100%. Например, маркировка «95» – указывает, что стойкость этого бензина, как у изооктана 95% «крепости».

Чтобы управлять горением топливовоздушной смеси, добиваясь от нее более «предсказуемого» поведения, в бензин и солярку добавляют замедляющие реакцию антидетонационные присадки.

Сравнение состава бензина

Шкала измерения до 100 – была вполне логична, пока не появились более эффективные, чем тетраэтилсвинец, добавки, сдерживающие воспламенение от сжатия, с помощью которых сейчас производят 95 и 98 бензин (из 92-го).

От того, насколько «законные» составы применяются – зависит качество полученного «корма» для двигателя: его стойкость к расслоению на фракции, к нагарообразованию, смолистость, процентное содержание серы. Ферроцен, марганцевые присадки, тот же тетраэтилсвинец, запрещенный сейчас законодательно, не просто канцерогенны и вредны для окружающей среды – они потихоньку «убивают» ДВС, оснащенные распределенным впрыском и катализатором. Разрешенные добавки – монометиланилин (ММА), с метил-трет-бутиловым эфиром (МТБЭ) – тоже небезопасны. Первый – повышает смолообразование (и нагар), второй – быстро улетучивается в теплую погоду (если бак негерметичен), снижая этим октановое число бензина.

У дизтоплива есть свой эквивалент устойчивости – цетан, демонстрирующий большую задержку воспламенения от сжатия (100%). В качестве «антагониста» для него используется метилнафталин (0%).

Цетановое число современного дизтоплива – лежит в диапазоне от 45 до 55. Солярка с меньшим числом – провоцирует нелинейное нарастание давления в камере сгорания, преждевременно изнашивая ЦПГ, а с большим (58–60) – сгорает не полностью, заставляя ДВС «коптить».

Неправильно настроенное зажигание

Признаки сродни детонации двигателя — могут возникать, когда момент опережения зажигания настроен раньше, чем нужно. Сейчас это — в большинстве особенность архаичных карбюраторных силовых агрегатов, оборудованных трамблером, где момент выставлялся вручную. У ДВС снабженных электронным блоком управления зажиганием и впрыском — сбои возникают: из‐за свечей, не соответствующих по калильному числу, от перегрева, или при неисправности кислородного датчика (лямбды), по показаниям которого блок управления впрыском корректирует объем подаваемого топлива (обедняет смесь). Отдельный момент — неправильная настройка зажигания в ходе неумелого чип‐тюнинга. Но эта причина быстро выявляется диагностикой.

Свечи

Бензиновый мотор детонирует от перегрева головки блока цилиндров, особенно, если он «спровоцирован» изнутри. Самовоспламенение бензина может происходить, когда свечи в двигателе не соответствуют нужным температурным характеристикам. Более «горячие» свечи имеют длинную, экранирующую центральный электрод юбку, которая мешает ему быстро остывать.

Свеча зажигания

При работе в высоко оборотистом моторе с напряженным температурным режимом, «горячие» свечи перегреваются и могут вызвать калильное зажигание или детонацию, поэтому устанавливать рекомендуется свечи того номинала, который указан производителем.

Обедненная топливовоздушная смесь

Меньше горючего — больше воздуха, выше температура горения, выше склонность к самовоспламенению от сжатия. Большинство автомобилей с пробегом за 180 т. км, ни разу не подвергавшихся процедуре чистки форсунок — имеют проблемы со смесеобразованием и склонны к детонации. Еще одним вероятным поводом, почему могут возникать проблемы с бедной смесью и перегревом — может стать установка высокопроизводительной турбины. Излишний буст, без должного охлаждения и корректировки настроек впрыска — приводит только к повышенной нагрузке на двигатель.

Почему еще может происходить обеднение:

• Упала производительность бензонасоса.
• Забился топливный фильтр.
• Низкое давление в магистрали — клапан сливает в обратку.
• Воздушные пробки в системе.
• Отказ или неверные показания кислородного датчика (лямбда).

Независимо от того, будет ли возникать «чек» на приборной панели, ошибка лямбды – серьезно влияет на дальнейшее «поведение» автомобиля, поэтому ее надо не просто убирать, а диагностировать и устранять.

Нагар и конструктивные особенности ДВС

Неявная причина детонации двигателя – форма камеры сгорания, сильно отличающаяся от «идеальной» полусферической. В зависимости от расчетного режима работы ДВС, форма его камеры может влиять на легкость запуска, экономичность (полноту сгорания смеси), шумность, уровень вибраций, тепловой режим работы. Конкретный признак – калильное зажигание, возникающее из-за плохой эвакуации продуктов горения. Скопившаяся сажа раскаляется, рано поджигая свежие порции топлива в «углах» камеры, или провоцируя вибрации двигателя после выключения зажигания.

Нагар на клапанах

Устранение таких недостатков – дело завода, но иногда подобный «косяк» происходит после капитального ремонта, когда при шлифовке головки цилиндров (для увеличения степени сжатия), по краям камеры сгорания остается тонкий слой металла (не снята фаска), который позже накаляется докрасна, выполняя роль «нагара».

Неисправность системы охлаждения

Воздушная пробка в магистрали ухудшает теплоотвод и может спровоцировать перегрев головки цилиндра, из‐за которого горючее начнет вспыхивать в камере сгорания раньше предусмотренного момента — уже при впрыске.

«Закипевший» движок — это почти стопроцентная вероятность детонации, даже если с топливной системой или зажиганием все нормально.

Склонность машины к быстрому прогреву, особенно зимой, частое переполнение расширительного бачка, либо — наоборот, его сухое дно — первые признаки проблем с системой охлаждения.

Эти же проявления указывают на прогорание прокладки блока цилиндров, когда отработанные газы сквозь микротрещину попадают в антифриз. В качестве превентивной меры, нужно сменить охлаждающую жидкость, или, если она была совсем недавно заменена, просто слить в емкость, залив затем обратно в систему — по инструкции. Убедившись, что воздушной пробки нет, надо проверить, не раздувает ли радиатор и патрубки избыточное давление: снять пробку радиатора, плотно надеть на горловину презерватив или целый полиэтиленовый пакет, после — завести мотор. В исправной системе их раздувать не должно.

Проверка системы охлаждения презервативом

Нарушение условий эксплуатации мотора

Некоторые водители сознательно заливают в бак более высокооктановый или низкооктановый бензин, пытаясь сэкономить, снизить расход, или поднять скоростные характеристики авто, не тратясь на серьезный тюнинг. Такой подход не только лишит владельца машины существующей гарантии, и снизит ресурс двигателя: для высоко форсированных моторов несколько минут работы в таком режиме — смертельны.

Иногда причиной возникновения подобной проблемы в дизелях становится последствие устранения «экологичности» мотора — заглушка системы ЕГР. Замена части смеси отработанными газами, поступающими из ЕГР в цилиндры — несколько снижает температуру в камере сгорания.

Последствия детонации двигателя

Самое неприятное последствие – разрушение поверхности поршня и головки блока цилиндров. От ударных воздействий и высоких температур, металлы трескаются, крошатся, плавятся. Выгорает масло, лишая трущиеся подвижные части защиты. Перегородки между уплотнительными кольцами ломаются, их части – могут заклинить выпускной клапан, или попасть в кривошипную камеру. Иногда – поршни полностью «теряют» часть донышка. Головку блока цилиндров – ведет от перегрева, в ней тоже появляются микротрещины. Стенки цилиндра – покрываются наволокой из расплавленного металла поршня, вспарываются обломками колец, или пальцем, потерявшим опору. Если детонации двигателя удалось вовремя «купировать» пока процесс не зашел далеко – следы воздействия ограничатся отдельными «насечками» на дне поршня, которые будет видно только эндоскопом, или после разборки.

Последствия детонации

Как устранить детонации в двигателе

Немедленная защита от разрушения силового агрегата – это снижение температуры в камере сгорания: охлаждение поступающего воздуха, увеличение содержания горючего в смеси, добавление в нее теплоемких составов. Бороться с проявлениями детонации двигателя в машине призван одноименный датчик (ДД). Это пьезоэлектрический элемент, реагирующий на четко определенный вид вибрации. Активировавшись, он подает блоку управления впрыском сигнал о необходимости прибавить топлива в цилиндры — за счет чего чуть снизить температуру в камерах.

Некоторые инжекторные автомобили для стабилизации рабочего процесса и снижения температуры в цилиндрах, оборудуют тюнинговыми установками с впрыском водо-метанола, или воды (в отличие от закиси азота – автоматическим). Второй способ — установка производительного интеркулера на впуске.

Самый первый совет: сменить заправку, на которой регулярно заправляетесь. Горючее может быть «паленым», независимо от класса или стоимости — все зависит от первичного сырья и количественного содержания в нем антидетонационных присадок.

Надежное устранение явления — невозможно без ликвидации причин, которые к нему привели, и которые без полноценной диагностики найти очень сложно. Если вы замучились убирать одну за одной возможные причины и последствия детонации, но так и не избавились от нее — обращайтесь в наш техцентр, мы — точно поможем.

Почему возникает детонация?

Детонация



Природа явления детонации

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

Попробуем разобраться в физической природе детонации и причинах, вызывающих ее, пристальнее рассмотрев процесс сгорания топлива в цилиндрах двигателя.
Попавшая в цилиндр двигателя во время такта впуска горючая смесь перемешивается с остатками отработавших газов, образуя рабочую смесь, и начинает быстро сжиматься в процессе такта сжатия. На подходе поршня к верхней мертвой точке рабочая смесь сильно разогревается за счет сжатия и контакта с горячими деталями кривошипно-шатунного механизма, после чего в требуемый момент цикла воспламеняется искрой зажигания.
Горение распространяется по объему камеры сгорания лавинообразно, увеличивая давление в цилиндре, толкая поршень и совершая, таким образом, полезную работу.
Таков механизм протекания нормального процесса горения. Но иногда он может нарушаться.

Ничего в природе не происходит в единый миг, и рабочая смесь тоже воспламеняется не одновременно по всему объему камеры сгорания, — горение начинается у места запала смеси искрой, в центральной части камеры, а затем быстро распространяется к периферии. По мере роста очага возгорания создается так называемый фронт горения (или фронт пламени), на границе которого образуется зона повышенного давления и температуры.

Часть рабочей смеси, до которой фронт пламени доходит в последнюю очередь, нагревается дополнительно в результате прироста давления со стороны фронта пламени. Тем не менее, при достижении температуры самовоспламенения очаги горения в этих зонах, чаще всего, не возникают из-за местного недостатка кислорода и относительно большого времени протекания первой стадии сгорания, что характерно для периферийных зон.

Однако несгоревшая смесь в этих зонах чрезвычайно активизируется и оказывается на границе теплового взрыва. Из-за высокого давления и больших температур несгоревшая горючая смесь образует очень активные химические соединения — альдегиды, спирты, перекиси и т. д. При достижении критических значений температуры и давления между соединениями возникают цепные окислительные реакции, приводящие к самопроизвольному воспламенению смеси, и сопровождающиеся мощным выбросом энергии взрывного характера. В эпицентре такого мини-взрыва образуется взрывная волна, которой распространяется по цилиндру с невероятной скоростью.

Ударные волны со стороны таких очагов самовоспламенения вызывают, в свою очередь, самовоспламенение хорошо подготовленной к этому смеси. Это вызывает еще большее повышение давления, под действием которого фронт пламени принудительно ускоряется. Скорость его может превысить скорость звука и достичь 1500…2300 м/с, что характерно для взрывного горения. Для примера — при нормальном горении скорость фронта пламени составляет всего 20…30 м/с. От разрыва поршень и стенки цилиндра спасает лишь то, что детонация вызывается микровзрывами, которые выбрасывают недостаточную для глобальных разрушений энергию.

Сгорание в цилиндрах двигателя с искровым зажиганием последних порций заряда после его объемного самовоспламенения, сопровождающееся возникновением ударных волн, называется детонационным.
При отражении ударных волн от стенок камеры сгорания возникает звонкий металлический стук, который является внешним проявлением детонации.

***

Последствия детонации

Заблуждением является мнение, будто прирост давления за счет увеличения скорости распространения фронта пламени позитивно влияет на динамику двигателя и обеспечивает прибавку его мощности. Это не так, поскольку взрывная волна распространяется очень быстро (иногда – более 2 км/с), вызывая настолько сильный прирост давления (до 700 Н/см²), что поршень, головка блока и другие детали КШМ испытывают настоящий удар, словно по ним ударяют увесистой кувалдой.
Очевидно, что положительно повлиять на мощность двигателя за такой короткий промежуток времени взрывная волна просто не успевает.

Поэтому микровзрывы в цилиндре приносят только вред — ударяя с невероятной скоростью в стенки цилиндров, взрывная волна разрушает масляную пленку, вызывая интенсивный износ деталей поршневой группы из-за сухого трения, а дополнительный прирост температуры на фронте волны приводит к перегреву стенок цилиндров, поршней, клапанов и головки блока.

Высокая температура разрушает детали двигателя, приводя к обгоранию кромок поршней и клапанов, электродов свечей зажигания, прокладки головки блока цилиндров. Кроме этого нередко имеют место механические разрушения деталей кривошипно-шатунного механизма и даже выкрашивание антифрикционного состава в подшипниках коленчатого вала.
Попробуйте узнать в приведенном на рисунке бесформенном куске металла поршень. Он разрушен последствиями детонационного сгорания топлива.

Заметно снижается динамика двигателя — при сильной детонации его мощность падает, растет расход топлива, в отработавших газах появляется черный дым.

Таким образом, детонационное сгорание отрицательно влияет на рабочий процесс и долговечность деталей КШМ.

***



Причины возникновения детонации

Возникновению детонации способствуют следующие факторы:

Сорт топлива

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

Частота вращения коленчатого вала

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

Нагрузка

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

Угол опережения зажигания

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

Тепловое состояние двигателя

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

Температура и давление воздуха на впуске в цилиндр

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

Степень сжатия

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

Форма и размеры камеры сгорания

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

Материал поршня и головки блока цилиндров

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

***

Способы борьбы с детонацией

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

Если двигатель стал работать с детонацией сразу после заправки — значит, в бак попало некачественное горючее. Если двигатель бензиновый, можно добавить в топливный бак немного ацетона, — он повысит октановое число. Либо придется некачественное топливо из бака слить и заправиться более качественным.

Детонация дизельного двигателя иногда сопровождается черным или зеленоватым выхлопом. Это означает, что разрушились поршни, и выхлопные газы содержат частицы алюминия. В такой ситуации необходима замена поршневой группы.

Из-за неисправных свечей зажигания может возникать детонация при запуске двигателя. В этом случае свечи необходимо заменить.
У дизельного двигателя такая проблема может возникнуть после западания иглы форсунки.

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

Современные автомобильные двигатели, оснащенные компьютерным управлением системами питания и зажигания, предохраняют от детонации при помощи датчика, который так и называется — датчик детонации. Он чутко реагирует на посторонние стуки, появляющиеся в двигателе и подает сигнал компьютеру (ЭБУ), а тот, в свою очередь, корректирует зажигание, пытаясь устранить детонацию.

***

Калильное зажигание и дизилинг

Не следует путать детонационное сгорание с преждевременным самовоспламенением, которое может произойти во время процесса сжатия еще до момента появления искры — в результате поджига горючей смеси от раскаленной поверхности центрального электрода свечи зажигания, головки выпускного клапана или нагара. Такое воспламенение носит название калильного зажигания.

Воспламенившаяся от накаленных поверхностей рабочая смесь затем сгорает с нормальной скоростью, однако, момент самовоспламенения неуправляем, и со временем наступает все раньше и раньше. При этом давление и температура достигают своего максимума задолго до прихода поршня в ВМТ, что приводит к уменьшению мощности двигателя и его перегреву. Устранить это явление выключением зажигания нельзя — двигатель будет продолжать работать. Поэтому в случае появления калильного зажигания необходимо просто прекратить подачу горючей смеси.
Иногда водитель пытается остановить двигатель, работающий от калильного зажигания, попыткой трогаться с места на высшей передаче. Двигатель в этом случае глохнет от недостатка тягового усилия на коленчатом валу, но детали КШМ, а также элементы трансмиссии могут повредиться из-за ударных нагрузок.

В некоторых случаях аналогично калильному зажиганию возникает самовоспламенение топлива от чрезмерного сжатия – явление дизилинга.
Такое воспламенение наблюдается при выключении зажигания, когда прогретый карбюраторный двигатель не останавливается и продолжает работать с пониженной частотой вращения коленчатого вала. При этом его работа нестабильна и сопровождается вибрациями.
Дизилинг нередко имеет место при степени сжатия более 8,5. Для его устранения применяют специальные устройства, автоматически перекрывающие в карбюраторе канал холостого хода при выключении зажигания.

***

Свойства автомобильных бензинов



Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Детонация двигателя

Детонация — это самовозгорание внутри цилиндра ПОСЛЕ возгорания свечи зажигания. Он похож на предварительное зажигание, но отличается от него.

При нормальном зажигании свеча зажигания зажигается непосредственно перед достижением поршнем ВМТ. Пламя проходит через камеру сгорания, воспламеняя смесь воздух / топливо. Это вызывает постоянное увеличение давления в цилиндре и вынуждает поршень опускаться при рабочем ходе.

Когда происходит детонация, часть воздуха / топлива воспламеняется до того, как до него дойдет нормальное горение.Это вызывает кратковременный, но сильный скачок давления в цилиндре.

Детонацию также называют «стуком двигателя», «стуком» или «звоном» из-за издаваемого звука.

Как это обозначено?

• Звук стука или звона
• Падение температуры выхлопных газов (EGT)
• Разбитые поршневые кольца и / или свечи зажигания
• Повреждение поршня и / или клапанов

Что его вызывает?

Детонация может быть вызвана несколькими факторами.Несколько распространенных причин:

Усовершенствованная синхронизация зажигания
Если синхронизация зажигания слишком велика, свеча зажигания загорается слишком быстро. Это приводит к преждевременному прекращению пламени. Оставшееся топливо может взорваться.

Обедненная смесь воздуха и топлива
Богатая смесь воздуха и топлива работает холоднее, чем бедная смесь. Нежирная смесь может стать слишком горячей и взорваться.

Слишком сильное сжатие
Сжатие вызывает нагревание. Если топливно-воздушная смесь сжата слишком сильно, она может взорваться.

Перегрев двигателя
Низкий уровень охлаждающей жидкости или неисправный водяной насос могут вызвать перегрев двигателя. Слишком большое количество тепла может вызвать детонацию воздуха / топлива в камере.

Низкооктановое топливо
Октановое число является мерой «детонационной стойкости». Переход на более качественное топливо может помочь при детонации двигателя.

Как это влияет на производительность?

Двигатель разработан для работы определенным образом. Поскольку детонация нарушает эту конструкцию, она лишает двигатель мощности.

Большинство двигателей выдерживают небольшую детонацию. Современные двигатели с впрыском топлива могут распознавать детонацию и регулировать соотношение воздух / топливо и время зажигания. Однако, если детонация не зафиксирована, это приведет к повреждению двигателя. Всего один крупный взрыв может нанести значительный ущерб.

ID ответа 5007 | Опубликовано 30.05.2018 12:58 | Обновлено 12.11.2019 14:46

Причины и способы предотвращения

Имеет несколько названий — стук, пинг, детонация и т. Д., И многие термины могут сделать мероприятие безобидным. По правде говоря, при умеренных и высоких нагрузках постоянное количество детонаций может вызвать катастрофический отказ двигателя, обычно в виде раздробленных подшипников штока, трещин в кольцевых зацепах или отверстия в поршне.

Практически каждый двигатель с искровым зажиганием от средней до высокой мощности будет испытывать случайные детонации в течение всего срока службы. Это одна из тех вещей, которых невозможно полностью избежать, но их можно легко контролировать и удерживать в безопасных пределах с помощью датчиков и ответственной настройки.Для начала, это помогает понять, что происходит внутри камеры сгорания, чтобы вызвать этот деструктивный свистящий звук.

Что это такое
В зависимости от нагрузки двигателя и настройки, свеча зажигания загорается в диапазоне от 45 градусов до 5 градусов перед верхней мертвой точкой (ВМТ) такта сжатия и воспламеняет топливно-воздушную смесь.

Во время нормального цикла сгорания фронт пламени расширяется от точки воспламенения к стенкам цилиндра и головке поршня, этот процесс горения может занять до 90 градусов вращения коленчатого вала для полного сгорания.Детонация определяется как любое самовозгорание, происходящее после того, как процесс горения уже начался, и не зависит от начального фронта пламени. Это неконтролируемое событие может происходить из любого места в камере и обычно вызвано высокими температурами и / или давлением в баллоне.

Что он делает
Теперь, когда у вас есть базовые представления о детонации и двух его основных причинах (тепло и давление), мы можем поговорить о связанных с ним разрушительных эффектах. Повреждение вызвано не энергией, высвобождаемой при детонации, а скорее скоростью высвобождения энергии (энергетический потенциал такой же, как и при нормальном цикле сгорания).Детонация часто считается эквивалентом удара по верхней части поршня взрывным молотком.

Как это обнаружить

Слева: датчик детонации, обычно встречающийся на автомобилях EFI. Справа: электронные детекторы, обычно используемые тюнерами.

При возникновении детонации можно услышать звуковой сигнал. В вашем среднем двигателе EFI обнаружение детонации зависит от использования одного или нескольких датчиков детонации, установленных в определенных местах на двигателе.Эти датчики представляют собой тип микрофона, который откалиброван для улавливания определенного диапазона частот, который, как известно, связан с детонацией. Когда датчик обнаруживает достаточно большое количество детонаций, ЭБУ начинает замедлять опережение зажигания и / или добавлять больше топлива, в зависимости от используемого ЭБУ.

Эти частоты детонации будут различаться в зависимости от конструкции двигателя и также должны быть откалиброваны тюнером после модификации тяжелого двигателя.
Австралийская компания по управлению двигателями Haltech создала отличное видео, объясняющее этот процесс калибровки:

Профессиональные тюнеры часто полагаются на использование детонационных баллончиков (детонационных баллончиков) для обнаружения событий детонации в сильно модифицированных двигателях.Эти дет-банки могут быть как электронными, так и механическими, в первом из которых используется микрофон для передачи звука через пару наушников, а во втором — только с использованием медного крепления и трубки для передачи звука, улавливаемого медью, на наушники. Бидоны Det также могут помочь ускорить процесс повторной калибровки датчика детонации.

Как им управлять
При настройке двигателя есть два основных источника тепла и давления: подача топлива и угол опережения зажигания.

Момент зажигания для контроля давления
При настройке угла опережения зажигания вы должны помнить о том, насколько вы опережаете время зажигания — большее время не всегда означает большую мощность.Идея состоит в том, чтобы рассчитать время искры в нужный момент до ВМТ, чтобы обеспечить достаточно времени горения для достижения пикового давления в цилиндре в оптимальной точке ВМТ.

Заводская карта опережения зажигания от JDM Mitsubishi Evo X 2008 года выпуска (Degrees BTDC). Обратите внимание на то, что по мере увеличения нагрузки и числа оборотов опережение уменьшается. Приложения с форсированным двигателем имеют тенденцию работать с более низкой пиковой синхронизацией из-за повышенного давления в цилиндре, связанного с принудительной индукцией.

Превышение опережения зажигания приведет к слишком раннему возникновению искры, в результате чего давление в цилиндре будет расти быстрее, чем может распространяться фронт пламени.Это создаст два источника давления в цилиндре, работающих одновременно (ход поршня и сгорание), в результате чего давление и температура в цилиндре превысят точку самовоспламенения несгоревшего топлива, все еще оставшегося в цилиндре, что мгновенно сгорит. Это самовозгорание является событием детонации и является одной из наиболее частых причин выхода из строя поршня, штока и подшипника.

Примеры отказов подшипников из-за детонации. Слева: усталость промежуточной футеровки на основе меди в трехметаллических подшипниках.Справа: Локальный чрезмерный износ из-за деформации шатуна от детонации.

Заправка топливом для контроля температуры
При настройке двигателя топливо используется как форма контроля температуры. Добавление большего количества топлива создает более богатую смесь и охлаждает камеру, а удаление топлива выжимает смесь и добавляет больше тепла.

Haltech предлагает отличную аналогию, которая поможет вам понять этот процесс. «Думайте об этом как о выпечке торта. Когда вы закончите выпечку, откройте духовку и вытащите пирог, чтобы он остыл.Температура воздуха внутри духовки составляет 180 градусов по Цельсию, поэтому и торт, и стальная форма для выпечки имеют температуру 180 градусов, но при этом, когда вы кладете руки на 180 градусов, вы не обжигаетесь. Однако металлическая форма для торта наверняка обожжет руки, как и сам торт через пару секунд.

Что вы хотите убрать из этого, так это то, что воздух — ужасный проводник тепла, потому что воздух на 180 градусов в духовке не обожжет вас, как форма для торта при той же температуре. Топливо гораздо лучше проводит тепло, поэтому, в общем, чем больше топлива вы добавляете, тем больше тепла будет отводиться от стенок цилиндров, поршней, клапанов и т. Д.

Заводская топливная карта EDM Mitsubishi Evo X 2008 года (масштабируется для AFR). Обратите внимание, что по мере увеличения нагрузки и числа оборотов увеличивается заправка (богаче). Двигатели с наддувом обычно требуют как минимум на 10% более богатой топливной смеси для борьбы с детонацией, вызванной повышенными температурами цилиндров, создаваемыми принудительной индукцией.

Однако можно добавить слишком много топлива, особенно в зонах с низкой нагрузкой, таких как холостой ход или круиз, и вы можете вызвать стук или даже расплавить поршень, если вы слишком обеднены при более высоких нагрузках. Задача тюнеров — откалибровать несколько различных компонентов двигателя (MAF, VE, VVT, Boost, заправка, синхронизация зажигания и т. Д.) для достижения наиболее эффективных целей заправки и опережения зажигания для двигателя и его конкретных модификаций.

Заключение
Детонация может вызвать катастрофический отказ двигателя, если ее не остановить. Вот почему большинство современных двигателей включают в себя отказоустойчивую заводскую настройку, чтобы замедлить опережение зажигания или добавить топлива, когда датчик детонации обнаруживает слишком большое количество детонаций. Чтобы предотвратить детонацию модифицированных двигателей, требуется настройка для настройки заводских калибровок и приведения вашего двигателя в равновесие с вашими новыми модами.

Детонация, предварительное зажигание и детонация двигателя

Детонация — обычно вызываемая топливом с низким октановым числом — это склонность топлива к предварительному воспламенению или самовоспламенению в камере сгорания двигателя. Это раннее (до того, как загорится свеча зажигания) воспламенение топлива создает ударную волну по всему цилиндру, поскольку горящая и расширяющаяся топливно-воздушная смесь сталкивается с поршнем, который все еще движется к верхней мертвой точке. В результате стук или звон — это звук ударов поршней о стенки цилиндра.

Эффекты детонации могут быть от произвольных до серьезных. Продолжительный и интенсивный стук может привести к поломке поршня или двигателя, хотя он также может выдержать эту небольшую проблему на протяжении тысяч миль. Точно так же перегрев может вызвать дополнительный износ двигателя, быть относительно безвредным или вызвать возгорание и поломку двигателя.

Распространенные причины детонации

Детонация чаще всего возникает из-за использования низкокачественного моторного топлива и, как следствие, порчи деталей вашего двигателя.Однако конструкция камеры играет ключевую роль в определении того, когда и если двигатель может неожиданно взорваться. Форма, размер, расположение искры и геометрия конструкции — все это помогает определить, где эти взрывы могут произойти.

Перегретый наконечник свечи зажигания также может вызвать преждевременное зажигание. Это может вызвать пинг в вашем автомобиле при движении по шоссе, но на самом деле он может сохраняться в двигателе на тысячи миль. Если вы слышите металлический щелкающий звук во время езды на большие расстояния, вам следует проконсультироваться со своим механиком и узнать, нужно ли заменить свечу зажигания.

Общие эффекты

Детонация может вызвать три типа отказа двигателя в зависимости от источника и серьезности: истирание, механическое повреждение и перегрев. Механическое повреждение происходит из-за того, что сильное воздействие природы может вызвать разрушение частей двигателя внутреннего сгорания. Это может особенно повлиять на посадку верхнего или второго поршневого кольца или даже на выпускные или впускные клапаны.

При истирании головка поршня медленно разрушается, создавая микроскопический эффект швейцарского сыра на ее поверхности, что приводит к снижению эффективности и возможной поломке.Однако перегрев — более серьезная проблема, которая при запуске действует почти как эффект снежного кома. Из-за того, что пограничный газовый слой прерывается на головке блока цилиндров и теплопередача к охлаждающей жидкости через головку блока цилиндров, этот перегрев двигателя будет продолжаться по мере повышения температуры, вызывая усиление детонации.

Общие решения

К счастью, есть несколько способов предотвратить преждевременное зажигание. Лучшее решение, очевидно, — поговорить с вашим механиком о проблеме, но если у вас есть опыт ремонта двигателя, вы также можете воспользоваться следующими методами, чтобы снизить вероятность детонации двигателя.

Переход на топливо с более высоким октановым числом для уменьшения нагрева камеры сгорания и более медленного сжигания топлива — лучший способ борьбы с ложным срабатыванием. Точно так же снижение температуры воздуха на входе в двигатель значительно снизит вероятность преждевременного воспламенения и детонации. Как правило, на каждые 10 градусов холоднее входящего воздуха, он производит на один процент больше энергии. Регулировка фаз газораспределения также может помочь решить эту проблему. Если ваш двигатель работает во время открытия дроссельной заслонки на низких оборотах двигателя, вам может потребоваться отрегулировать время на два-три градуса.

Сгорание в дизельных двигателях

Сгорание в дизельных двигателях

Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : В дизельных двигателях топливо впрыскивается в цилиндр двигателя ближе к концу такта сжатия. Во время фазы, известной как задержка воспламенения, топливо распыляется на мелкие капли, испаряется и смешивается с воздухом.По мере того как поршень продолжает приближаться к верхней мертвой точке, температура смеси достигает температуры воспламенения топлива, вызывая воспламенение некоторого количества предварительно смешанного топлива и воздуха. Остаток топлива, которое не участвовало в сгорании с предварительной смесью, расходуется на фазе сгорания с регулируемой скоростью.

Компоненты процесса горения

Сгорание в дизельных двигателях очень сложно, и до 1990-х годов его подробные механизмы не были хорошо изучены. В течение десятилетий его сложность, казалось, не поддавалась попыткам исследователей раскрыть его многочисленные секреты, несмотря на доступность современных инструментов, таких как высокоскоростная фотография, используемая в «прозрачных» двигателях, вычислительная мощность современных компьютеров и множество математических моделей, предназначенных для имитации горения в дизельном топливе. двигатели.Применение лазерного изображения к обычному процессу сгорания дизельного топлива в 1990-х годах было ключом к значительному углублению понимания этого процесса.

В этой статье мы рассмотрим наиболее распространенную модель сгорания для обычного дизельного двигателя . Это «обычное» сгорание дизельного топлива в первую очередь регулируется смешиванием, возможно, с некоторым сгоранием с предварительным смешиванием, которое может происходить из-за смешивания топлива и воздуха перед воспламенением. Это отличается от стратегий сжигания, которые пытаются значительно увеличить долю происходящего горения предварительно приготовленной смеси, например, различные ароматы низкотемпературного горения.

Основная предпосылка сжигания дизельного топлива — это его уникальный способ высвобождения химической энергии, хранящейся в топливе. Для выполнения этого процесса кислород должен поступать в топливо особым образом, чтобы облегчить сгорание. Одним из наиболее важных аспектов этого процесса является смешивание топлива и воздуха, которое часто называют подготовкой смеси .

В дизельных двигателях топливо часто впрыскивается в цилиндр двигателя ближе к концу такта сжатия, всего на несколько градусов угла поворота коленчатого вала до верхней мертвой точки [391] .Жидкое топливо обычно впрыскивается с высокой скоростью в виде одной или нескольких струй через небольшие отверстия или сопла в наконечнике инжектора. Он распыляется на мелкие капельки и проникает в камеру сгорания. Распыленное топливо поглощает тепло из окружающего нагретого сжатого воздуха, испаряется и смешивается с окружающим высокотемпературным воздухом под высоким давлением. По мере того как поршень продолжает приближаться к верхней мертвой точке (ВМТ), температура смеси (в основном воздуха) достигает температуры воспламенения топлива. Быстрое воспламенение некоторого количества предварительно смешанного топлива и воздуха происходит после периода задержки зажигания.Это быстрое зажигание считается началом сгорания (также концом периода задержки зажигания) и отмечается резким повышением давления в цилиндре по мере сгорания топливно-воздушной смеси. Повышенное давление в результате предварительно смешанного сгорания сжимает и нагревает несгоревшую часть заряда и сокращает задержку перед воспламенением. Это также увеличивает скорость испарения оставшегося топлива. Распыление, испарение, смешивание паров топлива с воздухом и сгорание продолжаются до тех пор, пока все впрыскиваемое топливо не сгорит.

Сгорание дизельного топлива характеризуется обедненным общим соотношением A / F. Наименьшее среднее соотношение A / F часто наблюдается в условиях максимального крутящего момента. Чтобы избежать чрезмерного дымообразования, соотношение A / F при пиковом крутящем моменте обычно поддерживается выше 25: 1, что намного выше стехиометрического (химически правильного) отношения эквивалентности около 14,4: 1. В дизельных двигателях с турбонаддувом соотношение A / F на холостом ходу может превышать 160: 1. Следовательно, избыток воздуха, присутствующий в цилиндре после сгорания топлива, продолжает смешиваться с горящими и уже сгоревшими газами в процессе сгорания и расширения.При открытии выпускного клапана происходит выброс избыточного воздуха вместе с продуктами сгорания, что объясняет окислительный характер выхлопных газов дизельных двигателей. Хотя сгорание происходит после того, как испаренное топливо смешивается с воздухом, образует локально богатую, но горючую смесь, и достигается надлежащая температура воспламенения, общее соотношение A / F бедное. Другими словами, большая часть воздуха, подаваемого в цилиндр дизельного двигателя, сжимается и нагревается, но никогда не участвует в процессе сгорания. Кислород в избыточном воздухе способствует окислению газообразных углеводородов и окиси углерода, снижая их концентрацию в выхлопных газах до чрезвычайно малых значений.

Следующие факторы играют основную роль в процессе сгорания дизельного топлива:

• Модель нагнетательный наддувочный воздух , его температура и кинетическая энергия в нескольких измерениях.
• Распыление, проницаемость, температура и химические характеристики впрыскиваемого топлива .

Хотя эти два фактора являются наиболее важными, существуют и другие параметры, которые могут существенно повлиять на них и, следовательно, играть второстепенную, но все же важную роль в процессе горения.Например:

• Конструкция впускного канала , которая сильно влияет на движение наддувочного воздуха (особенно когда он входит в цилиндр) и, в конечном итоге, на скорость смешения в камере сгорания. Конструкция впускного канала также может влиять на температуру наддувочного воздуха. Это может быть достигнуто за счет передачи тепла от водяной рубашки нагнетаемому воздуху через площадь поверхности впускного отверстия.
• Размер впускного клапана , который регулирует общую массу воздуха, подаваемого в цилиндр за конечный промежуток времени.
• Степень сжатия , которая влияет на испарение топлива и, следовательно, на скорость смешивания и качество сгорания.
• Давление впрыска , которое контролирует продолжительность впрыска для данного размера отверстия сопла.
• Геометрия отверстия сопла (длина / диаметр), которая контролирует проникновение струи, а также распыление.
• Геометрия распылителя , которая напрямую влияет на качество сгорания за счет использования воздуха. Например, при большем угле распылительного конуса топливо может располагаться наверху поршня и за пределами чаши сгорания в дизельных двигателях с прямой камерой сгорания с открытой камерой.Это условие может привести к чрезмерному задымлению (неполному сгоранию) из-за лишения топлива доступа к воздуху, имеющемуся в чаше сгорания (камере). Широкий угол конуса также может привести к разбрызгиванию топлива на стенки цилиндра, а не внутри камеры сгорания, где это необходимо. Топливо, разбрызгиваемое на стенку цилиндра, со временем соскребет вниз в масляный поддон, где сократит срок службы смазочного масла. Поскольку угол распыления является одной из переменных, влияющих на скорость смешивания воздуха с топливным жиклером возле выхода из форсунки, он может оказывать значительное влияние на общий процесс сгорания.
• Конфигурация клапана , который контролирует положение форсунки. Двухклапанные системы обеспечивают наклонное положение форсунки, что подразумевает неравномерное распыление, что приводит к нарушению смешивания топлива и воздуха. С другой стороны, конструкции с четырьмя клапанами допускают вертикальную установку форсунок, симметричное расположение распылителей топлива и равный доступ к доступному воздуху для каждого из распылителей топлива.
• Положение верхнего поршневого кольца , которое регулирует мертвое пространство между верхней контактной площадкой поршня (область между верхней канавкой поршневого кольца и верхней частью днища поршня) и гильзой цилиндра.Это мертвое пространство / объем улавливает воздух, который сжимается во время такта сжатия и расширяется, даже не участвуя в процессе сгорания.

Поэтому важно понимать, что система сгорания дизельного двигателя не ограничивается камерой сгорания, форсунками и их непосредственным окружением. Скорее, он включает в себя любую часть, компонент или систему, которые могут повлиять на окончательный результат процесса сгорания.

###

Влияние профиля скорости впрыска на процесс сгорания и выбросы в дизельном двигателе

Когда в дизельном двигателе реализован многократный впрыск через систему впрыска Common Rail высокого давления, изменение интервала между импульсами впрыска может вызвать изменение профиля скорости впрыска для последовательных импульсов впрыска , хотя другие параметры управления такие же.Изменения формы скорости впрыска, которые влияют на смешивание воздуха и топлива и процесс сгорания, будут важны для разработки стратегии впрыска. В этом исследовании было проведено численное моделирование CFD с использованием KIVA-3V для изучения влияния формы скорости впрыска на сгорание и выбросы дизельного топлива. После того, как модель была подтверждена экспериментальными результатами, были исследованы пять различных форм профилей скорости закачки (включая прямоугольник, наклон, треугольник, трапецию и клин). Результаты моделирования показывают, что форма скорости закачки может иметь очевидное влияние на процесс тепловыделения и следы тепловыделения, которые вызывают различные процессы сгорания и выбросы.Замечено, что базовая, прямоугольная (плоская) форма скорости закачки может иметь лучший баланс между выбросами NOx и сажей, чем другие исследованные формы. Поскольку клиновидная форма обеспечивает самые низкие выбросы NOx из-за замедленного тепловыделения, она дает самые высокие выбросы сажи среди пяти форм. Форма трапеции имеет наименьшие выбросы сажи, в то время как выбросы NOx не самые высокие. Наибольшие выбросы NOx были произведены треугольником из-за более высокой пиковой скорости закачки.

1.Введение

Система впрыска топлива Common Rail (HPCR) под высоким давлением обеспечила значительные преимущества для оптимизации смешивания воздуха и топлива и управления воспламенением, сгоранием и выбросами в дизельных двигателях. С помощью электронных контроллеров система HPCR позволяет очень гибко регулировать давление впрыска, количество впрыска топлива, время впрыска и количество импульсов впрыска в каждом цикле сгорания [1–3]. Тогда оптимизированные стратегии впрыска могут улучшить сгорание дизельного двигателя для снижения шума сгорания, высокой эффективности сгорания и низких выбросов [4, 5].Он также может обеспечить постинъекцию для помощи системе последующей обработки для регенерации. В последнее время в качестве пьезоинжекторов широко используются системы впрыска HPCR [6, 7]; время впрыска и продолжительность впрыска для каждого импульса можно контролировать более точно. Затем все больше и больше используются стратегии многократного впрыска для минимизации выбросов и расхода топлива.

Когда используются стратегии множественного нагнетания, стало понятно, что волны давления, существующие в системе HPCR, могут приводить к значительному влиянию на давление нагнетания и скорость нагнетания последующих импульсов нагнетания [8, 9].Когда импульс впрыска завершен, клапан инжектора закрывается; волна давления внутри топливопровода действительно колеблется между клапаном форсунки и общей топливораспределительной рампой. Даже давление в рампе во время впрыска довольно стабильное, волна давления все равно остается, вызванная закрытием клапана форсунки. Тогда фактическое давление закачки и скорость закачки последующего импульса закачки будет изменяться волной давления [10, 11]. Когда время начала последующего импульса впрыска находится как раз на пике волны давления, его давление впрыска в начале будет выше, чем давление в рампе.В противном случае давление впрыска будет ниже давления в рампе. Тогда интервалы между двумя соседними импульсами нагнетания играют очень важную роль в управлении давлением нагнетания и скоростью нагнетания последующего импульса нагнетания.

В настоящее время большинство стратегий впрыска для дизельных двигателей разработаны таким образом, чтобы избежать разницы в давлении впрыска между импульсами впрыска, чтобы обеспечить простое управление процессами сгорания. Однако такие устройства могут быть не лучшим вариантом для достижения оптимального сгорания и минимальных выбросов.Повышенное или пониженное давление впрыска, а затем изменяющаяся скорость впрыска и даже форма скорости впрыска для последующего импульса впрыска могут привести к необходимому улучшению смешивания воздух-топливо и скорости сгорания при определенных условиях работы двигателя. По этой проблеме все еще необходимы дополнительные исследования, чтобы получить четкое представление о том, как изменяющееся давление, разная скорость впрыска и разная форма скорости впрыска между импульсами впрыска влияют на процесс сгорания и выбросы.

Предыдущие исследования показали, что влияние скоростей впрыска и их формы на смешивание воздух-топливо и процессы сгорания имеют большое значение для организации сгорания дизельного топлива [12, 13].Сух [13] провел эксперименты на высокоскоростном дизельном двигателе с прямым впрыском (HSDI), для которого степень сжатия 15,3: 1 уменьшена с 17,8: 1 путем изменения формы камеры сгорания, чтобы исследовать влияние стратегии двойного пилотного впрыска на производительность сгорания и выбросы выхлопных газов. Исследование показывает более низкие выбросы NOx (наблюдались до 45,7%), тогда как уровень образования сажи практически не изменился в случае многократного впрыска. Desantes et al. [14] исследовали влияние формы скорости загрузки типа ботинка на характеристики двигателя и выбросы.Из своего исследования, состоящего из двух частей, они пришли к выводу, что большая длина багажника и низкое давление в багажнике снижают выбросы NOx, но увеличивают удельный расход топлива при торможении (BSFC) и выбросы сажи. Более того, они обнаружили, что формы скоростей загрузочного типа вызывают существенное изменение режима диффузионного горения по сравнению с режимом горения с предварительным смешиванием.

Был проведен ряд исследований для изучения скорости закачки системы HPCR, в частности, для этих одиночных импульсов закачки. Многократная закачка до сих пор не дает адекватного понимания скорости закачки с гибким интервалом закачки, в частности, с учетом воздействия волны давления.Настоящее исследование применяет численное моделирование CFD для изучения того, как изменяющаяся скорость впрыска повлияет на процесс сгорания и выбросы в дизельных двигателях. Модель полного сгорания дизельного двигателя, включая подмодели впрыска топлива, испарения, смешивания топлива с воздухом, сгорания и выбросов, была подтверждена необходимыми экспериментальными результатами. Затем были исследованы процесс горения и выбросы путем рассмотрения пяти вариантов скорости закачки, которые, возможно, создаются системами HPCR под воздействием волны давления.Результаты моделирования дают представление о влиянии формы расхода впрыска на сгорание и выбросы дизельного топлива.

2. Цифровая модель

2.1. Описание модели

Численное моделирование проводилось с использованием кода KIVA-3V [15], который был улучшен путем введения нескольких подмоделей, как показано в таблице 1. Введенные подмодели были протестированы предыдущими исследователями [16], и было высказано предположение, что эти новые подмодели подходят для дизельного топлива. Для разрешения турбулентных течений в цилиндре использовалась модель турбулентности k — ε [17].Теплоотдача от стенки рассчитывалась с помощью модели, разработанной Ханом и Райтцем [18], в которой учитывались изменения как плотности газа, так и турбулентного числа Прандтля в пограничном слое.

Турбулентная модель RNG k- ε модель [17] Модель развала Модель KH-RT 902 902 [19] Модель Нордина [20] Модель всплеска Han et al.модель [21] Теплопередача (стена) Модель Хан-Рейтца [18] Горение CHEMKIN [22] Химический состав топлива Восстановленный механизм N-гептана [23] Модель сажи Феноменологическая модель [24] Механизм NOx Расширенный механизм Зельдовича [24]

Процесс распыления моделировался методом распыления Процессы разрушения впрыскиваемых капель моделировались моделью Кельвина-Гельмгольца-Рэлея-Тейлора (KH-RT) [19].Используемая здесь модель столкновений была разработана Нордином [20] с улучшенной сеточной независимостью. Взаимодействие между струей и стеной было представлено моделью, предложенной Han et al. [21], в котором рассмотрены эффекты изменения плотности газа при моделировании размера вторичных капель при разбрызгивании.

Решатель CHEMKIN [22] был соединен с кодом KIVA-3V для расчета химической реакции. Восстановленный механизм реакции н-гептана [23] был использован для моделирования химии дизельного топлива, где образование сажи было решено с помощью феноменологической модели, а образование NOx было представлено с помощью расширенного механизма Зельдовича.Результаты моделирования [24] показали удовлетворительное согласие с экспериментальными результатами, которые могли быть достигнуты при использовании метода моделирования.

2.2. Технические характеристики двигателя

Двигатель, использованный в этом численном исследовании, представлял собой дизельный двигатель HSDI (высокоскоростной непосредственный впрыск), такой же, как тот, который использовался для экспериментальных исследований Herfatmanesh et al. [9]. Двигатель имеет четыре клапана и рабочий объем 0,55 л на цилиндр. Большинство параметров двигателя оставались такими же, как те, которые использовались в исходных экспериментах для проверки модели, за исключением некоторых модификаций, внесенных в форсунку для дальнейшего моделирования сгорания.Технические характеристики двигателя приведены в таблице 2.

902 цилиндр с турбонаддувом Степень сжатия Параметр Агрегат Деталь Тип двигателя Тип двигателя Диаметр цилиндра мм 86 Ход поршня мм 94,6 Номер клапана 1 / цилиндр 1 Турбокомпрессор VGT Система впрыска топлива Common Rail Диаметр отверстия форсунки мм 0.12 Номер отверстия форсунки 6 / форсунка Пиковый крутящий момент Нм 360 при 1500 об / мин Пиковая мощность кВт 155272 об / мин

2.3. Вычислительная сетка

Поскольку дизельная форсунка, использованная в исследовании, имеет 6 равномерно распределенных отверстий, камера сгорания была представлена ​​секторной сеткой 60 ° с периодическими граничными условиями, как показано на рисунке 1.Сетка для объема цилиндра в ВМТ (верхняя мертвая точка) имеет примерно 25 231 гексаэдрическую ячейку. Типичный размер ячейки меньше 3 мм в трех измерениях, что соответствует уровню, используемому Кимом и др. [25]. Kim et al. также использовали KIVA-3V для их моделирования с сетками (2,2 × 2,2 × 3,0 мм ³ ), и их результаты продемонстрировали достаточную уверенность в точности для моделирования горения. Поэтому считается, что используемая здесь сетка дает разумную точность для этих прогнозов.

(a) Объем цилиндра в ВМТ
(b) Объем в цилиндре в НМТ
(a) Объем в цилиндре в ВМТ
(b) Объем в цилиндре в НМТ

2.4. Проверка модели

Проверка, представленная здесь, была в основном объединена с результатами экспериментов с двигателем, представленными предыдущими исследователями [16]. Масса топлива за цикл для валидации составляла 1 мг для пилотного впрыска и 21 мг для основного впрыска. Частота вращения двигателя 1800 об / мин, давление впрыска 180 МПа.Остальные рабочие условия поддерживались такими же, как описано в [16]. На рисунке 2 показано сравнение давления в цилиндре между результатами моделирования и эксперимента. Из рисунка видно, что было достигнуто хорошее согласие между результатами эксперимента и моделирования. Для выбросов, которые показаны на рисунке 3, выбросы NOx и сажи сравнивались между экспериментальными результатами и моделированием путем изменения времени основного впрыска. Эти результаты показывают, что модель может прогнозировать выбросы с необходимой точностью.

3. Условия моделирования

Предыдущие экспериментальные исследования показали, что последовательный импульс закачки может иметь очень различный профиль скорости закачки. В то время как другие параметры постоянны, увеличение интервала между импульсами впрыска может привести к постепенному уменьшению формы скорости впрыска для последовательных импульсов. Форма скорости закачки последовательного импульса для интервала, который увеличилась с 750 мкм с до 2500 мкм с, сильно отличается, как показано на рисунке 4.

На Рисунке 4 видно, что средние скорости закачки для разных интервалов закачки сильно различаются. С увеличением интервала средняя скорость закачки продолжает снижаться, в частности с 1250 до 1500, а затем до 1750 мк с. Скорости нагнетания с интервалами менее 1250 мк с имеют аналогичную тенденцию и форму. У них есть высокий пик в начальной точке, а затем второй низкий пик после некоторого снижения. Заключительный этап имеет плавно убывающий наклон.Скорость впрыска 1500 мкм с имеет некоторую задержку в начале, а затем показывает тенденцию, аналогичную тенденции менее 1250 мкм с. После увеличения интервала более 1750 µ с, все следы скоростей закачки имеют очень похожий профиль, после более длительной задержки, чем у 1500 µ с, затем с очень медленным увеличением и длительным и равномерным постоянством и, наконец, быстро уменьшающимся.

Принимая во внимание изменение формы скорости закачки на практике, в этом исследовании было выбрано пять различных форм скорости закачки для изучения эффектов.Как показано на рисунке 5, среди пяти различных форм скорости впрыска общее количество топлива, длительность импульса и средняя скорость впрыска остаются неизменными. В то время как прямоугольная форма имеет полностью плоскую скорость впрыска, наклонная имеет плавное увеличение по всему импульсу, а клиновидная имеет немного более резкое увеличение в начале, а затем остается ровным на поздней стадии. Форма треугольника состоит только из стадии увеличения, а затем стадии уменьшения с самой высокой пиковой скоростью в средней точке. У трапеции более быстрое увеличение в начале и быстрое уменьшение на финише, но между ними есть некоторая пологая стадия.

Хотя эти формы рассматриваются здесь больше для теоретического анализа, похожие профили могут быть получены при определенных условиях нагнетания, в частности, трапеция, которая более близка к большинству практических профилей скорости нагнетания. Чтобы изучить влияние формы скорости впрыска, было предположено, что все топливо впрыскивалось до ВМТ с моментом впрыска при 8,6 ° CA до ВМТ. Количество топлива 49,2 мг.

4. Результаты и обсуждения

4.1. Влияние на процесс сгорания и скорость тепловыделения

Следы давления в цилиндре и кривые скорости тепловыделения для пяти случаев представлены на рисунке 6. Поскольку прямоугольник имеет самую высокую скорость впрыска в начальной точке, его момент зажигания равен самый ранний и вначале скорость его тепловыделения увеличивается быстрее, чем у других форм. Так как треугольник имеет самую высокую скорость впрыска около ВМТ, он дает наибольшую скорость тепловыделения около ВМТ.

Во время поздней стадии сгорания, поскольку прямоугольный и наклонный не получают дальнейшего слишком большого увеличения скорости впрыска, увеличение скорости тепловыделения не так очевидно по сравнению с другими тремя формами.У клинового есть более поздний пик на поздней стадии из-за его максимальной скорости закачки в течение длительного времени на поздней стадии закачки.

Базовый процесс можно проанализировать, проверив распределение температуры в цилиндре. Результаты для четырех разных углов поворота коленчатого вала показаны в таблице 3. На начальной и поздней стадии впрыска топлива показано, что распределения температуры в цилиндрах очень похожи для всех пяти форм. Но при средней стадии горения (около 5 ° CA ВМТ) треугольник и трапеция, очевидно, имеют большие области с высокой температурой, чем другие три формы.Это может быть связано с более высокой скоростью закачки на средней стадии закачки для этих двух форм.

902 902 902 902 902 Форма CA 8 ° BTDC 0 ° 5 ° ATDC 10 ° ATDC Наклон Трапеция Треугольник 5 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 905 На поздней стадии горения (например, при 10 ° CA ATDC, как показано в таблице 3) все пять имеют одинаковое распределение температуры, хотя клин имеет наименьшую область высокой температуры (красный цвет), а наклон имеет наименьшую площадь средне-высокая температура (желтый цвет).В таблице 3 можно увидеть, что наклонные и клиновидные формы все еще имеют очевидный разбрызгивание топлива в ВМТ, в то время как впрыск других форм почти полностью прекратился. Это может быть связано с более высокой скоростью закачки на поздней стадии закачки для наклонной и клиновидной формы. Анализируя кривые температуры в цилиндрах по кривым давления в цилиндрах для пяти форм, по результатам, показанным на рисунке 7, можно заметить, что они согласуются с информацией, приведенной в таблице 3. Хотя начальное повышение температуры не привело к имеют место слишком рано для трапециевидных и треугольных форм, их температуры повышаются очень быстро и сохраняют высокие значения, чем для других трех форм.Для клиновидной формы его температура не так высока, хотя его пиковое значение тепловыделения примерно в два раза выше, чем у прямоугольной формы. Основная причина может заключаться в том, что его наибольшее тепловыделение происходит на более поздней стадии по сравнению с другими формами. 4.2. Влияние на выбросы На основании разницы пиковых температур в цилиндрах (как показано на рисунке 7) треугольная форма показывает самые высокие выбросы NOx, а клин показывает самые низкие выбросы NOx, как показано на рисунке 8.Особенностью является то, что прямоугольная форма имеет более низкую пиковую температуру, чем наклонная, но ее выбросы NOx выше. Проверив распределение температуры в цилиндрах двух форм (как показано в таблице 3), можно заметить, что высокотемпературная область прямоугольной формы больше, чем наклонная под углом поворота коленчатого вала, при котором сгорание будет завершено. Выбросы сажи и NOx, как показано на Рисунке 9, в основном показывают их взаимосвязь как компромисс. Но треугольник один, который имеет самые высокие выбросы NOx, не следует тенденции к самым низким выбросам сажи.Анализируя скорость тепловыделения, можно увидеть, что пиковая скорость тепловыделения слишком ранняя по сравнению с другими. Причина увеличения выбросов сажи в том, что было впрыснуто много топлива из-за максимальной скорости впрыска. Следовательно, внутри чаши поршня может образовываться жидкая пленка, как показано в таблице 3. Если выбросы NOx и сажи рассматриваются как важные факторы, прямоугольная форма может иметь лучший компромисс между ними, в то время как треугольная форма является наихудшим случаем. Для практических приложений это означает, что следует избегать высоких пиков в форме скорости нагнетания. На рисунке 10 показаны результаты выбросов CO и HC. Для треугольной формы, поскольку она имеет самую высокую температуру в цилиндре, выбросы углеводородов являются самыми низкими. Но выбросы CO здесь самые высокие. Это может быть связано с плохим смешиванием воздуха и топлива, когда большая часть топлива впрыскивается на средней стадии с очень высокой скоростью впрыска. Форма клина также имеет очень высокие выбросы CO, так как имеет высокую скорость впрыска на поздней стадии впрыска. Выбросы углеводородов в нем самые высокие. Очевидно, это связано с его низкой температурой горения.Наклон и прямоугольник имеют низкие выбросы CO, но высокие выбросы HC. Это может быть связано с тем, что их скорость закачки плоская по сравнению с другими формами. С одной стороны, постоянная скорость закачки может привести к лучшему перемешиванию, а затем к снижению выбросов CO. С другой стороны, их низкие температуры сгорания способствуют высоким выбросам углеводородов. Можно заметить, что на склоне выбросы CO и HC ниже, чем у прямоугольника. Это говорит о том, что медленное увеличение скорости закачки может принести пользу как выбросам углеводородов, так и CO по сравнению с полностью постоянной скоростью закачки. Наличие этого набора симуляций предполагает, что различная форма скорости впрыска для отдельного импульса впрыска также может влиять на процесс сгорания и выбросы. Прямоугольная форма может иметь лучший баланс между выбросами NOx и сажи, потому что другие формы с более высокой скоростью впрыска в какой-то момент (временные) приведут к более высоким выбросам NOx или сажи. 5. Выводы В представленной исследовательской работе влияние изменений формы скорости закачки, вызванное различными интервалами закачки, было исследовано с помощью численного моделирования на основе кода КИВА-3В CFD.На основании результатов были сделаны следующие выводы: (i) Форма скорости впрыска влияет на процесс сгорания дизельного топлива, смешивание в цилиндрах, скорость тепловыделения и распределение температуры в цилиндрах. Форма треугольника имеет самую высокую пиковую температуру сгорания из-за слишком высокой скорости впрыска в какой-либо точке впрыска. Температура сгорания клиновидной формы является самой низкой на большинстве стадий сгорания из-за позднего момента зажигания. (Ii) Прямоугольная форма может иметь лучший баланс между выбросами NOx и сажей, в то время как другие формы с более высокой скоростью впрыска в какой-то момент (временные) приведут к более высокие выбросы NOx или сажи.(iii) Форма треугольника дает самые высокие выбросы NOx из-за самой высокой температуры сгорания. Трапецеидальная форма показывает самые низкие выбросы сажи благодаря лучшему перемешиванию и высокой температуре сгорания. (Iv) Наклонная форма имеет самые низкие выбросы CO и не очень высокие выбросы HC. Что касается выбросов CO и HC, это лучше, чем прямоугольная форма. Аббревиатуры CF66 ВМТ. ATDC: После верхней мертвой точки BTDC: Перед верхней мертвой точкой CA: Угол поворота коленчатого вала Жидкостная динамика CO: Окись углерода EOI: Конец впрыска HC: Углеводород HPCR: Common Rail высокого давления скорость HSDI: Высокоскоростной прямой впрыск NOx: Оксиды азота PM: Твердые частицы TDC: Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи. Детонационно-управляемая система впрыска топлива для испытательных установок сверхзвукового горения [1] Белэнджер Дж. И Хорнунг Х. Г., «Поперечные эксперименты по смешиванию струй и горению в сверхскоростных потоках», Journal of Propulsion and Power , Vol. 12, No. 1, 1996, pp. 186–192. DOI: https: //doi.org/10.2514/3.24009 JPPOEL 0748-4658 [2] Паулл А. и Сталкер Р., «Испытания ГПРД в импульсной установке T4», 8-я Международная конференция по космическим самолетам и гиперзвуковым системам и технологиям AIAA , документ AIAA 1998-1533, 1998. [3] Альбрехчински Т., Бойер Д., Чедвик К. и Лорди Дж. «Модернизированный 96-дюймовый гиперзвуковой ударный туннель Калспана: его разработка и применение в проведении исследований и испытаний при более высоких энтальпиях», Документ AIAA 1995-0236, 1995. [4] Бакос Р., Тамагно Дж., Ризкалла О., Пульсонетти М., Чиниц В. и Эрдос Дж., «Исследования гиперзвукового смешения и горения в установке Hypulse», Journal of Propulsion and Power , Vol. 8, № 4, 1992, с. 900–906. doi: https: //doi.org/10.2514/3.23567 JPPOEL 0748-4658 [5] Бакос Р., Таманго Дж., Трукко Р., Ризкалла О., Чиниц В. и Эрдос Дж. «Смешивание и исследования горения с использованием впрыска через дискретную диафрагму в условиях полета на гиперскоростях », Journal of Propulsion and Power , Vol.8, № 6, 1992, стр. 1290–1296. DOI: https: //doi.org/10.2514/3.11475 JPPOEL 0748-4658 [6] Лукасевич Дж., Experimental Methods of Hypersonics , Vol. 3, Марсель Деккер, Нью-Йорк, 1973, стр. 169–184. [7] Белэнджер Дж. «Исследования смешения и горения в сверхскоростных потоках с нагнетанием горячего водорода», доктор философии. Диссертация, Калифорнийский институт. of Technology, Pasadena, CA, 1993. [8] Бен-Якар А. и Хансон Р., «Экспериментальное исследование способности удерживать пламя поперечной струи водорода в сверхзвуковом поперечном потоке», симпозиум (международный) on Combustion , Vol.27, № 2, 1998, с. 2173–2180. doi: https: //doi.org/10.1016/S0082-0784 (98) 80066-0 SYMCAQ [9] Эдвардс Д., Томас Г. и Нетлтон М., «Дифракция плоской детонационной волны на Резкое изменение площади », Journal of Fluid Mechanics , Vol. 95, № 1, 1979, стр. 79–96. doi: https: //doi.org/10.1017/S002211207 5X JFLSA7 0022-1120 [10] Кузнецов М., Алексеев В., Мацуков И. и Дорофеев С., «ДДТ в гладкой трубке, заполненной водородом. –Кислородная смесь », Ударные волны , Vol.14, № 3, 2005, с. 205–215. doi: https: //doi.org/10.1007/s00193-005-0265-6 SHWAEN 0938-1287 [11] Гавриков А., Ефименко А. и Дорофеев С., «Модель для прогнозирования размера детонационной ячейки. от Chemical Kinetics », Горение и пламя, , Vol. 120, No. 1, 2000, pp. 19–33. doi: https: //doi.org/10.1016/S0010-2180 (99) 00076-0 CBFMAO 0010-2180 [12] Леонг К.П., «Экспериментальные исследования самовоспламенения поперечной струи водорода в сверхзвуковом». Free-Stream », М.S. Thesis, National Cheng-Kung Univ., Тайнань, Тайвань, Китайская республика, 2012. [13] Ши Л., Шен Х., Чжан П., Чжан Д. и Вэнь С., «Оценка вибрационных колебаний. Неравновесное влияние на размер ячейки детонации », Наука и технология горения , Vol. 189, № 5, 2017, с. 841–853. doi: https: //doi.org/10.1080/00102202.2016.1260561 CBSTB9 0010-2202 [14] Чен К. Ю., «Калибровка туннеля отраженного удара», M.S. Диссертация, Национальный университет Ченг-Кунг, Тайнань, Тайвань, Китайская республика, 2011. Закачка воды — техническое описание Как работает система закачки воды Системы впрыска воды используются преимущественно в двигателях внутреннего сгорания с принудительной индукцией (с турбонаддувом или наддувом). Только в крайних случаях, таких как очень высокая степень сжатия, очень низкое октановое число топлива или слишком большое опережение зажигания, он может принести пользу безнаддувному двигателю. Система существует уже давно, так как она уже использовалась в некоторых авиадвигателях времен Второй мировой войны. Система впрыска воды работает аналогично системе впрыска топлива с той разницей, что она впрыскивает воду или смесь воды и спирта вместо топлива. Впрыск воды не следует путать с разбрызгиванием воды на поверхность охладителя наддувочного воздуха на входе, распыление воды намного менее эффективно и менее сложно. Турбокомпрессор по существу сжимает воздух, поступающий в двигатель, чтобы нагнетать больше воздуха, чем было бы возможно при атмосферном давлении.Больше воздуха в двигатель автоматически означает, что нужно впрыснуть больше топлива, чтобы поддерживать соответствующее стехиометрическое значение отношения воздух / топливо (около 14: 1). Чем больше воздуха и топлива попадает в двигатель, тем выше мощность. Однако, сжимая всасываемый воздух, турбонагнетатель также нагревает его. Более высокие температуры воздуха приводят к более разреженному воздуху и, следовательно, к изменению стехиометрического соотношения, что приводит к более богатым смесям. Перегрев воздуха на входе может вызвать детонацию . Детонация, эффект, также известный как стук двигателя или стук, возникает, когда топливно-воздушная смесь преждевременно воспламеняется или горит неправильно.При нормальной работе двигателя фронт пламени проходит от свечи зажигания по цилиндру по заранее заданной схеме. Пиковое давление в камере возникает примерно при 12 градусах после ВМТ, и поршень проталкивается вниз по отверстию. В некоторых случаях и по таким причинам, как плохая смесь, слишком высокая температура двигателя или впуска, слишком низкое октановое число топлива, слишком большое опережение зажигания, слишком сильный турбонаддув и т. Д. За первичным фронтом пламени, инициированным свечой зажигания, может следовать второй фронт пламени. Затем давление в камере возрастает слишком быстро, чтобы его сбросить с помощью движения поршня.Давление и температура становятся настолько большими, что вся смесь в камере неконтролируемо взрывается. Если сила этого взрыва велика, некоторые движущиеся части двигателя (поршни, штоки, клапаны, кривошип) могут быть разрушены. Детонации в любом двигателе всегда следует избегать путем снижения температуры на впуске, использования топлива с более высоким октановым числом, замедления зажигания, а следовательно, снижения мощности двигателя, уменьшения прорыва двигателя (ситуация, при которой высокое давление в картере приводит к возврату масляных паров внутрь двигателя). камера сгорания), работа двигателя немного богаче, чем при стехиометрическом передаточном числе, снижение степени сжатия и / или давления наддува,… . Впрыск воды используется для снижения температуры в цилиндрах и более эффективного сжигания топливно-воздушной смеси, что помогает избежать детонации. В двигателях с турбонаддувом высокого давления воздушно-топливная смесь, поступающая в цилиндры, в некоторых случаях может преждевременно взорваться (до того, как свеча зажигания воспламенится) из-за экстремальных условий окружающей среды двигателя. Эта ситуация чрезвычайно разрушительна и приводит к серьезному повреждению двигателя (пробитие поршня). Чтобы избежать повреждения двигателя из-за детонации или преждевременного воспламенения, вода впрыскивается вместе с топливом в камеры сгорания, чтобы обеспечить смесь воды / воздуха / топлива, которая не только горит более эффективно и предотвращает детонацию или преждевременное зажигание, но и также обеспечивает дополнительное охлаждение входящего воздуха и, следовательно, более плотный воздух. Единственная функция впрыска воды — предотвращение детонации. Существует три основных варианта систем нагнетания воды. Они зависят от расположения водяных форсунок. Первый метод заключается в впрыске воды на входе во впускной коллектор. Второй впрыскивает воду на выходе из интеркулера. Третий метод впрыскивает воду на входе в интеркулер и используется только в автомобилях для соревнований. В этом последнем варианте большая часть предотвращения детонации в цилиндрах осуществляется путем впрыска дополнительного топлива, которое затем используется в качестве охлаждающей жидкости (т.е.е. не горит) и запускает двигатель выше стехиометрического отношения (т.е. богатый). Как работает закачка воды Система, как правило, состоит из 3-х элементов: Форсунка водяная (аналогична топливной форсунке) Насос высокого давления (способный выдерживать давление от 3 до 4 бар, а иногда и более) Датчик давления, подключенный к впускному коллектору Датчик температуры воздуха на впуске Обычно система впрыска воды включается, когда температура воздуха на впуске превышает определенное значение, обычно 40 градусов Цельсия, и двигатель находится в режиме наддува.Самые современные системы дополняют указанную выше электронную схему, которая обеспечивает трехмерную картографию, аналогичную той, которая используется в системах впрыска топлива. Устройства на основе картографии учитывают многие другие параметры, такие как соотношение воздух / топливо, положение дроссельной заслонки и так далее. . Разное Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Copyright © 2013 - 2019 KS-MOTO +7 (911) 924 3 942 +7 (812) 924 3 942 г. Санкт-Петербург,