Что такое детонация в двс

Содержание

Почему детонирует двигатель

Детонация и причины возникновения

Детонация двигателя представляет собой нарушение плавного процесса сгорания топливно-воздушной смеси в цилиндрах силового агрегата, в результате чего такое сгорание приобретает взрывной ударный характер. Другими словами, топливо резко взрывается в рабочей камере, что приводит к моментальному выбросу энергии и образованию ударной волны.

В нормальных условиях фронт пламени в цилиндре распространяется со средней скоростью около 30 метров в секунду. Во время детонации данный показатель увеличивается до 2000 метров. Воспламенение смеси в норме должно происходить в тот момент, когда поршень практически находится в ВМТ. Что касается УОЗ (угол опережения зажигания), зачастую этот показатель составляет 2 или 3 градуса. Топливный заряд также догорает после того, как поршень пройдет ВМТ и начинается его рабочий ход.

Если в двигателе происходит детонация, тогда топливно-воздушная смесь воспламеняется в момент, когда поршень еще находится на такте сжатия. Энергия от сгорания заряда в этом случае оказывает сильное давление на поднимающийся поршень, а не толкает его вниз. Последствиями такого взрыва топливной смеси является значительное увеличение ударных разрушительных нагрузок на ЦПГ и КШМ, рост температуры, снижение мощности двигателя и возрастание расхода топлива.

Двигатель детонирует во время разгона: как распознать детонацию и что делать в этом случае

Начнем с того, что ряд неисправностей двигателя опытные автомеханики и сами водители могут определить по звуку работы ДВС. Как правило, появление «звона» при резком нажатии на газ на повышенных передачах или «бубнящий» звук после выключения зажигания не сильно пугает начинающих автолюбителей, однако зачастую это звук детонации двигателя.

При этом в ряде случаев такие звуки поголовно списывают на стук поршневых пальцев. Однако важно понимать, что зачастую дело не в пальцах, а в детонации, которая в скором времени может обернуться серьезными неприятностями и дорогостоящим ремонтом мотора.

В этом случае металлический звон появляется в результате нарушения процесса сгорания топлива в цилиндрах. Далее мы поговорим о том, по каким причинам возникает детонация двигателя на холостых оборотах, при резком нажатии на педаль газа в движении и т.д. Также мы рассмотрим, что делать водителю для сохранения моторесурса и самого ДВС в исправном состоянии.

Детонация двигателя: причины, способы устранения

Детонация двигателя - это воспламенение смеси раньше искры

Восстанавливает компрессию, снижает расход топлива и угар масла, уменьшает скорость износа и продлевает срок службы ДВС любого типа. Облегчает холодный пуск, защищает от перегрева в пробках.

Детонация двигателя автомобиля — эффективные методы устранения

При нормальных условиях топливовоздушная смесь сгорает равномерно, не создавая ударных нагрузок на поршневую группу, стенки цилиндров и детали газораспределительного механизма.

Детонация двигателя автомобиля — это последствия ошибочной настройки системы зажигания или использования горючего с пониженным октановым числом.

Детонация негативно влияет на экономичность, мощность и ресурс двигателя.

Детонация двигателя автомобиля

Детонация двигателя

Процесс беспорядочного воспламенения горюче-воздушной смеси в рабочей камере цилиндра двигателя внутреннего сгорания называется детонацией.

Датчик детонации: что это такое

Детонация (детонационное сгорание) – отклонение от нормы в работе двигателя, выражающееся во взрывном характере воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндрах. В норме фронт пламени распространяется со скоростью 30 м/с, тогда как при детонации скорость может достигать 2000 м/с. Явление это нежелательное, так как вследствие ударного воздействия на цилиндры, поршни, головку блока и из-за очень высокой скорости распространения пламени способно вызвать серьезную поломку через 4-6 тыс. км пробега, а иногда намного раньше.

Итак, при детонации первыми под удар попадают газораспределительный механизм и цилиндропоршневая группа. Для предупреждения подобного используется специальный датчик. Рассмотрим подробнее, чем же вызывается детонация? Что такое датчик детонации? Каковы признаки его неисправности и способы проверки?

Какие причины детонации инжекторного двигателя самые распространённые?

Точное определение слову «детонация», которое можно найти сейчас, есть в энциклопедии журнала «За рулём». Правда, там само определение называют «причиной», чтобы подчеркнуть важность явления детонации. Итак, детонация двигателя – это самовоспламенение топлива в тех зонах, которые наиболее удалены от свечи. Вот так, просто и понятно – никаких «взрывов» или «стука пальцев». Правда, в действительности детонация проявляет себя характерным металлическим призвуком. Его ещё можно назвать «цокотом». Причины детонации инжекторного двигателя рассматриваются дальше.

Причины детонации дизельного двигателя

разрушениями различной степени

При нормальной работе ДВС смесь возгорается, когда поршня находится в верхней точке ВМТ, при опережении угла зажигания в 2 – 3 °. Догорание смеси продолжается и после ВМТ при движении поршня в обратную сторону. Расчетная скорость перемещения языка пламени равна 30 м/сек. Во время взрыва данный параметр резко возрастает, достигая значения 2 тысячи метров за одну секунду.

Детонация двигателя возникает при:

  • постоянном движении машины;
  • возрастании нагрузок;
  • при работе на различных передачах;
  • в т. ч. на холостом ходу.

угла зажигания

Она вызвана нарушениями параметров при сгорании топлива. Плавный процесс мгновенно сменяется сильным взрывом, что приводит к негативным последствиям:

  • разрушения поршней, цилиндров;
  • деталей кривошипно-шатунного механизма;
  • резкое возрастание температурного режима;
  • уменьшение мощностных характеристик;
  • возрастание потребления горючего.

Наиболее частые причины детонации двигателя:

  1. Нарушение регулировок.
  2. Некачественное смешение горючего с кислородом.
  3. Недостаточная эффективность охлаждающей системы.
  4. Нарушение эксплуатационных требований.
  5. Применение бензина низкого октанового числа.
  6. Конструктивные недоработки двигателя.

Автобокс Евродеталь

Так ли опасна детонация и что ее провоцирует?

В идеале топливная смесь начинает воспламеняться еще до достижения поршнем крайнего верхнего положения при угле опережения зажигания 2-3°, а завершающий этап воспламенения приходится на момент, когда поршень начинает возвратное движение, минуя верхнюю мертвую точку. Для детонации характерно преждевременное самовозгорание смеси уже в середине такта сжатия, еще до того, как возникает искра между электродами на свече. Так на поршень оказывается мощное противодействие, в результате чего силовая установка теряет мощность, а расход бензина увеличивается.

В случаях ДВС малого объема сравнительно высокой мощности и со значительным крутящим моментом детонация обнаруживается на низких оборотах и скоро исчезает. В форсированных двигателях она может возникать при ощутимых нагрузках на повышенных оборотах и причинить мотору вред буквально за считанные секунды.

Детонация объясняется рядом факторов, к которым относят:

  • несоответствие октанового числа рекомендуемому;
  • особенности устройства двигателя (величина сжатия, положение свечей, геометрия камеры сгорания и поршневого днища, наличие поддува и др.);
  • эксплуатационные условия (угол опережения зажигания, нагрузки, состояние камеры сгорания и др.).

Конструктивные решения для предотвращения детонации

Движение смеси в камере сгорания

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

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

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

Схема устройства камер сгорания ДВС: вихрекамерный, предкамерный, с непосредственным впрыскомРекомендуем также прочитать статью о том, что такое форкамерный двигатель. Из этой статьи вы узнаете об особенностях конструкции и принципах работы предкамерных моторов.

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

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.

Замена датчика

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.

Детонация двигателя при выключении зажигания

ключ в замке зажигания

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

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

    ;
  • калильное зажигание;

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

Признаки неисправности датчика детонации

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

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

Читайте также: Что такое датчик ДПКВ и зачем он нужен.

Последствия детонации двигателя автомобиля

Последствия эксплуатации мотора с детонационным процессом сгорания рабочей смеси:

  • появление трещин на гильзах или зеркалах цилиндров, своде камеры сгорания;
  • разрушение седел и тарелок клапанов либо изоляторов свечей;
  • деформация шатунов;
  • прогар днища поршня или разрушение перемычек между поршневыми кольцами;
  • поломка колец с попаданием обломков в поддон двигателя;
  • разрушение прокладки между головкой и блоком, приводящее к пропуску газов между цилиндрами или попаданию в камеры сгорания антифриза;
  • попадание обломков поршней под тарелки клапанов и в опоры коленчатого вала приводит к необратимым повреждениям деталей и капитальному ремонту мотора.

Влияние особенностей эксплуатации на силу детонации

Даже в исправном механизме велика вероятность, что произойдет детонация двигателя при разгоне или при эксплуатации машины с повышенными нагрузками. Топливо начинает детонировать при длительных подъемах, особенно если скорость превышает установленную передачу. Выражаясь иначе, водитель не должен давить на газ при преодолении подъема, пока не осуществит переход на понижение скорости.

В это время коленчатый вал имеет низкие обороты, не хватает мощности на подъем автомобиля в гору. В общее звучание работающего двигателя добавляются отчетливые детонационные стуки, вызванные высокочастотной взрывной волной.

детонационные стуки

Топливовоздушные смеси вызывают детонацию при недостаточном охлаждении и неисправностях в системе:

  • преждевременное раннее зажигание;
  • перегревание мотора;
  • наличие большого количества нагара в камерах;
  • закоксованность стенок цилиндров, приводящая к увеличению степени сжатия.

Интересно: Известны случаи, когда мастера тюнинга искусственно устраивают раннее преждевременное зажигание. Этим способом пытаются улучшить реакцию движка на нажатие педали газа при работе на уменьшенных оборотах. Смесь воспламеняется раньше, чем поршень достигает ВМТ, т. е. препятствует его движению. Здесь главное – не допустить перегрева.

Если накопилось много нагара, объем камеры резко уменьшается, а значит степень сжатия возрастает. Вредные отложения способствуют значительному повышению температурного режима . Случается, что нагар тлеет, в результате чего смесь самовоспламеняется в самый неподходящий момент (эффект калильного зажигания). Это неконтролируемое явление – детонация двигателя при выключении зажигания. При несанкционированном возгорании топлива двигатель несет серьезный ущерб, его моторесурс значительно сокращается.

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.

Методы предупреждения детонации двигателя автомобиля

Способы недопущения детонации:

  • использовать топливо с октановым числом, соответствующим техническим требованиям производителя;
  • устанавливать свечи зажигания с калильным числом, удовлетворяющим нормативам;
  • в случае использования механического распределителя импульсов корректно устанавливать угол опережения зажигания;
  • перед программированием блока управления проверять на совместимость модель силового агрегата и версию программного обеспечения.

Для снижения риска детонации двигателя автомобиля была разработана система форкамерно-факельного зажигания с расположением электродов свечи в отдельной полости, связанной с основной камерой узким каналом. Подобные моторы производились небольшими партиями на заводе ГАЗ и устанавливались на машинах ГАЗ-3102. В головке имелся дополнительный клапан, через который от отдельной секции карбюратора в форкамеру подавалась обогащенная смесь. По мере развития систем электронного впрыска горючего работы над такими агрегатами прекратились.

Схема форкамерно-факельного зажигания

Существуют бензиновые 4-тактные двигатели, работающие по циклу Миллера, предусматривающему преждевременное закрытие впускного клапана на этапе заполнения цилиндра либо позднее запирание на этапе начала сжатия. За счет подачи меньшего объема рабочей смеси возможно повышение геометрической степени сжатия до 12-14 единиц без риска детонационного сгорания. Цикл обеспечивает увеличенную степень расширения и повышает КПД силового агрегата, но наблюдается падение мощности и крутящего момента из-за неполноценного заполнения цилиндров.

Дизелинг или калилка?

После теории можно «вернуться к нашим баранам». В начале статьи было сказано, что остановленный двигатель может работать только на карбюраторных движках. Объясняется это тем, что на дизельных и впрысковых моторах, как правило, имеется электромагнитный клапан отключения подачи топлива, работающий от ключа зажигания. После поворота ключа горючее в цилиндры не поступает, и «детонировать» больше нечему.

Детонация двигателя

Как же узнать, в чем заключается причина, что двигатель после остановки якобы детонирует. Хотя, как было показано выше, термин «детонация» к этому случаю не подходит. На самом деле имеет место калильное зажигание, или дизелинг. Но что конкретно?

Уже было сказано, что «калилка» возможна как на работающем моторе, так и при выключенном зажигании. Что касается дизелинга, то он существует только на выключенном двигателе. Основные признаки двух явлений:

  • Если после остановки мотора он работает словно в конвульсиях, то есть: схватит — заглохнет, схватит — заглохнет, — значит, имеет место дизелинг. Переменный характер вспышек обьясняется изменяющимся временем нагрева рабочей смеси для ее самовоспламенения.
  • Признаком калильного зажигания является спокойная, ровная работа двигателя при выключенном зажигании. В этом случае вспышки инициируются раскаленными деталями двигателя, играющими роль свечей зажигания.

Способы профилактики

Основные методы, позволяющие снизить риск детонационного сгорания:

  1. Периодически проверять состояние компонентов системы зажигания на карбюраторных двигателях. Поломки или неисправная работа датчиков, корректирующих угол опережения, приводят к нарушению искрообразования и падению мощности одновременно с ростом расхода топлива.
  2. При включении индикатора Check Engine проводить диагностику электроники автомобиля, обнаруженные коды позволяют определить неисправные датчики или поврежденные жгуты проводки.
  3. Использовать моторные масла с соответствующими базовой основой и индексами вязкости, что предотвращает образование нагара на поверхности камеры сгорания.
  4. Своевременно менять изношенные маслосъемные колпачки и проводить химическую или механическую раскоксовку двигателя (для удаления слоя нагара).
  5. Обслуживать систему охлаждения в соответствии с рекомендациями изготовителя. В процессе эксплуатации антифриз деградирует, что приводит к падению характеристик и локальным перегревам рубашки охлаждения.
  6. Не передвигаться с небольшой скоростью на пониженных передачах. На некоторых автомобилях с ручной коробкой установлен электронный подсказчик, указывающий на момент перехода вверх или вниз. Алгоритм работы компьютера рассчитан на снижение расхода топлива, при разгоне допускается кратковременная детонация.

Использование датчика детонации

Для определения детонационных процессов используется датчик детонации, установленный на специальной плоскости на блоке цилиндров. При фиксации ударных нагрузок акселерометр сенсора генерирует электрические сигналы и передает информацию, которая обрабатывается блоком управления.

Сила импульса зависит от интенсивности взрывного сгорания в цилиндрах.

Контроллер корректирует момент опережения зажигания, состав топливной смеси либо изменяет положение распределительных валов, что позволяет сократить продолжительность и полностью устраняет детонацию.

Датчик оснащается корпусом из ударопрочного пластика, выдерживающего длительный нагрев до +150°С и выше, для крепления используется болт. Резьбовое соединение позволяет прижать чувствительный элемент к поверхности блока. На боковой части корпуса предусмотрен разъем для подключения жгута проводки.

При поломке датчика в комбинации приборов включается индикатор Check Engine, а в памяти блока управления фиксируется ошибка. Некоторые моторы с впрыском (например, для классических моделей ВАЗ) не оснащены сенсором в силу особенности конструкции.

Ранее зажигание

Другая причина, по которой может происходить детонация может являться ранее зажигание.

Настройки зажигания таковы, что происходит слишком раннее возгорание воздушно-топливной смеси, что ведет к перегреву и провоцирует внутренний перегрев двигателя и деталей, приводя тем самым к процессу детонации.

Для устранения такой детонации, нужно отрегулировать зажигание, проверить его угол. Причина детонации может быть в свечах зажигания.

Читайте по теме: Регулировка зажигания ВАЗ 2105.

Если они не соответствуют по своим техническим характеристикам, рекомендованным производителем двигателя, либо просто являются некачественными.

Для этого необходима их проверка и при необходимости замена.

Полезные советы и рекомендации опытных автомобилистов

Формируемая при взрывном сгорании ударная волна изменяет тональность работы двигателя. Водителю необходимо научиться улавливать появление посторонних звуков, указывающих на некорректную работу силового агрегата. Следует учитывать, что в процессе движения не допускается изменение звучания мотора. Любой посторонний шум косвенно указывает на неисправность агрегата.

Если детонация появилась после заправки автомобиля, то необходимо долить в бак бензин с повышенным октановым числом. В случае, когда двигатель рассчитан на топливо типа А-98 или выше, доливка не поможет. Необходимо слить горючее с промывкой рампы и форсунок. При длительной эксплуатации машины в условиях городских пробок на деталях поршневой группы оседает нагар. Для устранения отложений необходимо совершить поездку протяженностью 50-70 км по загородному шоссе с максимально допустимой скоростью.

Свечи


Плохие свечи способствуют появлению детонации. За состоянием свечей надо следить регулярно.

Третья распространённая причина – это использование свечей, не соответствующих требованиям производителя. Водители, стремясь сэкономить, покупают отличные от рекомендованных производителем запчасти. Свеча зажигания помогает контролировать воспламенение горючей смеси. Неверно подобранные свечи изменяют рабочий объём камеры сгорания. Температура деталей силового агрегата повышается. Поэтому неправильные свечи — источник возникновения детонации после отключения зажигания.

Перечисленные выше первопричины под силу устранить водителю самостоятельно без помощи мастеров со станции техобслуживания.

Подробнее о свечах на автомобили Лифан

  • Бриз
  • Солано
  • Х60
  • Смайли

Некачественное топливо

Если показатель октанового числа залитого топлива меньше, чем необходимо для данного двигателя, то процесс детонации неизбежен.

При несоответствии октанового числа топлива (как правило, оно меньше чем нужно), происходит процесс его активного сгорания, этот процесс настолько быстрый, что сгорание напоминает небольшой взрыв внутри камер.

К примеру, по инструкции положено заливать в бак бензин АИ-98, а водитель заливает АИ-95.

Происходит выделение большого объема тепловой энергии, и под давлением выброс энергии приводит к детонации, т.е. внутреннему микровзрыву, который ощущается водителем в виде детонационных толчков.

Кроме несоответствия октанового числа топлива, детонацию может вызвать просто некачественное топливо, которое произведено с нарушением всех требований и норм.

Некоторые водителя, чтобы не использовать более дорогое высокооктановое топливо, но при этом не допустить детонации двигателя, устанавливают более позднее зажигание.

По отзывам экспериментаторов, данное действие спасает ситуацию, так как топливная смесь начинает воспламеняться вовремя, полностью сгорает без выделения лишнего тепла и создания большего давления в цилиндрах.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий