Что такое детонация двигателя?

Силовая установка автомобиля работает за счет сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах. Процесс горения должен проходить по определенным условиям, чтобы обеспечить максимальный выход энергии с дальнейшим её преобразованием в механическое действие. Одно из нарушений процесса горения топлива — детонация двигателя.

Как проявляется детонация

Возникновение детонации в цилиндрах сопровождается металлическим звоном. При этом сам мотор вибрирует, что передается на кузов, а также запозданием прекращения работы (после отключения зажигания двигатель некоторое время еще работает). Если эти симптомы появились – в цилиндрах двигателя происходит детонационное сгорание.

В бензиновом двигателе топливовоздушная смесь, которая закачана в цилиндры, предварительно сжимается поршнем, что обеспечивает смесеобразование и повышение температуры, которая сказывается на воспламеняемости. Находящуюся под давлением смесь поджигает искра свечи зажигания. При этом образуется фронт пламени, который распространяется по всему объему от точки воспламенения к краям. Процесс распространения медленный – 20-30 метров в секунду. Сгорание топлива сопровождается возрастанием температуры внутри цилиндра и давления, которое и выступает как энергия, преобразуемая в механическое действие.

Детонационное сгорание – процесс, при котором возрастание давления и температуры приводит к появлению окислительных процессов компонентов смеси, что становится причиной возникновения дополнительного очага воспламенения. В результате фронт пламени распространяется быстрее, чем при нормальном горении (скорость распространения пламени превышает 1500 м/сек). Вместо одного очага (от свечи) становится два (второй – самопроизвольный), при этом фронт пламени каждого из них идет навстречу друг другу.

Видео: ДЕТОНАЦИЯ НАГЛЯДНО

В цилиндре от такого процесса происходит взрыв смеси, а не постепенное распространение пламени. Столкновение двух фронтов пламени приводит к увеличению давления и температуры. А это приводит к усилению ударных нагрузок на цилиндропоршневую группу и кривошипно-шатунный механизм, а из-за температуры перегревается мотор.

Детонационное сгорание и калильное зажигание

Детонационное сгорание и калильное зажигание часто путают между собой. Коротко охарактеризовать их можно так: калильное зажигание – самопроизвольное воспламенение смеси от сильно разогретых элементов, расположенных в цилиндре. Детонация – самостоятельное поджигание смеси в результате воздействия давления (при сильном сжатии смеси происходят процессы, приводящие к самовоспламенению).

При этом детонация — процесс, который возникает при резкой смене режима работы двигателя и носит кратковременный характер. Она появиться может при резком нажатии на педаль газа. В результате смесь обогащается, но обороты двигателя еще не соответствуют требуемым. Из-за богатого топливом состава смеси возникает детонационное сгорание, но как только мотор выйдет на нужные обороты, детонация исчезает и процесс горения становится нормальным.

Калильное зажигание – следствие детонации. Если по каким-то причинам детонационное сгорание продлится длительное время, высокая температура, появляющаяся при детонации, разогреет элементы в камере сгорания и самовольное возгорание смеси будет происходить уже от них.

Причины возникновения

Причины появления детонации:

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

Видео: Детонация двигателя и методы устранения в прошивке

Последствия детонации

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

Ударные нагрузки приводят к:

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

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

Где искать причину?

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

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

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

Детонация двигателя: причины появления и способы устранения

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.

Что такое детонация двигателя: причины, последствия и их устранение

Все непонятные звуки и последствия после них списывали исключительно на неправильное зажигание. Правда на ранних этапах не было возможности диагностировать, как все это происходит, чтобы в дальнейшем принимать определенные меры реагирования на детонацию двигателя.

Впервые нормально удалось разобраться с этой проблемой только в 1940 году. И после этого уже начались разрабатываться меры по устранению пагубных последствий детонации на все элементы двигателя. Сегодня эта проблема периодически возникает даже в самых продвинутых топливных системах. Но связана она, как правило, с человеческим фактором. Если четко следовать инструкциям завода производителя – избежать проблемы детонации двигателя весьма просто.

Основные причины детонации

Что такое детонация двигателя автомобиля и из-за чего она происходит мы определились. Но прежде чем начинать что-либо делать, следует изучить возможные причины возникновения неисправности, понять процессы, которые происходят в этом случае и на что они влияют. Из основных причин детонации ДВС автомобиля следует выделить следующие.

1. Низкое октановое число. Учитывая, что степень сжатия в двигателях современного типа существенно выше, чем в их предшественников, низкое октановое число обеспечивает преждевременное воспламенение, еще до того, как поршень дойдет в нужное положение. Итог – разрушение элементов поршня и цилиндра, преждевременный износ.

2. Раннее зажигание. Некоторые владельцы, чтобы увеличить мощность своего «стального коня» стараются установить раннее зажигание. Но здесь присутствует очень тонкая грань, когда преждевременное (до захода поршня на «позицию») зажигание выходит за пределы сбалансированного такта и дополнительно способствует воспламенению не полного объема топливной смеси.

3. «Бедная» смесь. Другой момент, используемый лихими автовладельцами для повышения мощности авто, использование обеднённой смеси. В этом случае в камеру сгорания подают смесь, где пропорция воздуха несколько превышает необходимую, а топлива меньше требуемого. В итоге элементы камеры сгорания больше накаляются и дальше способствуют преждевременному воспламенению и детонации топлива.

4. Детонация двигателя если в камере образован нагар. Если использовать некачественное топливо, ездить исключительно с одной мощностью (без периодической нагрузки автомобиля) вероятность образования на стенках камеры сгорания нагара очень сильно возрастает. Это становится причиной увеличения внутренней температуры и, как следствие, непроизвольной детонации смеси в двигателе автомобиля.

5. Неправильные свечи. Как не странно, но это также может оказаться весьма серьезной проблемой. Дело в том, что для каждого типа авто предусматриваются свои типы свечей. Их несоответствие может стать причиной неравномерного воспламенения топливной смеси, и, как следствие этого микровзрывы внутри камеры сгорания. Последствия всего этого – прогорание поршней и клапанов, а также повышенный износ остальных, задействованных в обеспечении крутящего момента элементов.

Последствия неконтролируемых взрывов

Нужно отметить, что если топливо сгорает неконтролируемо, да еще и с большей нагрузкой на поршневую систему, чем предусмотрено разработчиками, вероятность преждевременного выхода всей системы из строя и появления неприятного звука детонации двигателя существенно возрастает.

Здесь важно отметить, что такой процесс сопровождается резким повышением температуры внутри камеры сгорания, и началом повреждения имеющихся (взаимодействующих там) элементов. В частности это свечи, головки цилиндров, масляная пленка, кольца и другие части, которые от высокой температуры могут попросту прогореть.

Еще одним механизмом, которому сильно достается, когда возникает детонация двигателя, это кривошипно-шатунный механизм. Чрезмерные ударные нагрузки в буквальном смысле выбивают отдельные его элементы, расшатывают, создают трещины, изгибы, повышенную выработку.

В итоге очень скоро такую часть потребуется менять (обычно степень износа узла или детали такой сильный, что ремонту они уже не подлежат). И это не удивительно, ибо механизмы автомобиля изначально к таким нагрузкам не готовились. Итог весьма неутешительный – смена поврежденных деталей вместе с ремонтными работами влетит владельцу автомобиля в хорошую копеечку.

Что нужно для борьбы с детонацией двигателя

Учитывая, что последствия детонации своей серьезностью ни у кого не вызывают никаких сомнений, многие ищут способы как можно избежать этого явления на ранних стадиях, чтобы не пришлось тратиться на ремонт. Сделать это не сложно. Достаточно придерживаться некоторых простых правил эксплуатации транспортного средства, определенных производителем.

Прежде всего, следует следить, чтобы автомобиль постоянно заправлялся правильным топливом с нужным октановым числом, в противном случае детонация в двигателе будет появляться постоянно. Здесь также важно качество топлива, поэтому не упускайте возможность поинтересоваться имеющимися у владельцев автозаправок сертификатами.

Дальше нужно смотреть за уровнем охлаждающей жидкости, периодически проверять систему охлаждения, осматривать радиатор, проверять, как работает нагнетающий воздух вентилятор. Эти, на первый взгляд, не сложные шаги дадут возможность своевременно обнаружить возможные проблемы с охлаждением двигателя и избежать его внезапного перегрева, и, как следствие, внутренней детонации.

Четким сигналом появления проблем в двигателе из-за того, что он детонирует, может стать черный, либо же зеленоватый дым из выхлопной трубы. Но такие проявления, как правило, сигнализируют об уже имеющихся серьезных неприятностях, исправить которые поможет исключительно замена отдельных частей.

Если же причиной детонации является раннее зажигание, его следует в срочном порядке отрегулировать. После этого на средней скорости дать максимальную нагрузку для двигателя и отследить детонацию мотора. Если не помогло, продолжить регулировку до полного его устранения.

http://avtocity365.ru/avtomobilistu-v-pomoshh/chto-takoe-detonatsiya-dvigatelya/
Источник http://autodromo.ru/articles/detonaciya-dvigatelya-prichiny-poyavleniya-i-sposoby-ustraneniya
Источник http://shokavto.ru/chto-takoe-detonaciya-dvigatelya/