Детонация в двухтактном двигателе

Содержание
  1. Детонация в двигателе: откуда она берется и чем грозит
  2. Пальчики стучат?
  3. Опережаем зажигание
  4. Распространенное заблуждение
  5. Вред детонации
  6. Условия для детонации
  7. Детонация двигателя автомобиля — эффективные методы устранения
  8. Понятие детонации двигателя автомобиля
  9. Признаки детонации двигателя
  10. Разновидности
  11. Основные причины детонации двигателя
  12. Неправильный выбор топлива для авто
  13. Особенности эксплуатации двигателя
  14. Неверно настроенное зажигание
  15. Прошивка
  16. Неисправные свечи зажигания
  17. Обедненная топливовоздушная смесь
  18. Нагар на стенках цилиндра
  19. Особенности конструкции ДВС
  20. Неисправность системы охлаждения
  21. Причины, которые часто путают с детонацией
  22. Калильное зажигание
  23. Дизелинг
  24. Последствия детонации двигателя автомобиля
  25. Методы предупреждения детонации двигателя автомобиля
  26. Способы профилактики
  27. Использование датчика детонации
  28. Полезные советы и рекомендации опытных автомобилистов
  29. Устанавливаем причины детонации двигателя
  30. 5 причин детонации двигателя
  31. Бензин
  32. Раннее зажигание
  33. Обедненная смесь
  34. Нагар
  35. Свечи зажигания
  36. Как предупредить неисправность?
  37. Детонация дизеля, внешние проявления и причины
  38. Понятие детонации, как она происходит
  39. Детонация дизеля, внешние проявления и причины
  40. Датчик детонации
  41. Как устранить детонацию в дизеле
  42. Последствия детонации
  43. Заключение
  44. Детонация дизельного двигателя

Детонация в двигателе: откуда она берется и чем грозит

На карбюраторных автомобилях детонация была нередкой гостьей. Более того, ее появление порой было даже желанно! Ниже расскажу, как ее использовали для достижения оптимальной регулировки двигателя.

Пальчики стучат?

Давайте определимся, что же такое детонация и что ее вызывает.

Теперь отправимся на экскурсию в цилиндр двигателя — в тот момент, когда происходит воспламенение рабочей смеси. Если сгорание идет обычным порядком, то скорость распространения фронта пламени и, соответственно, нарастания давления невелика (обычно до 50 м/с). Но бывает, что создаются условия для сгорания с более высокими скоростями. Нарастание давления происходит со скоростью звука в данной среде. А это уже значительно б ó льшие величины, чем на открытом воздухе, потому что температура в цилиндре заметно выше. Не буду грузить формулами, но поверьте, что скорость звука растет пропорционально температуре.

Так вот, если фронт пламени распространяется со скоростью звука, то ударная волна, имеющая значительную энергию, как раз и заставляет детали двигателя издавать те звуки, которые мы называем детонационными стуками. Вообще, самое короткое и правильное определение детонации — это «сгорание во фронте ударной волны». Звук издают при этом, конечно, не поршневые пальцы. Для этого нужны настолько большие зазоры, что если бы они были, пальцы и на нормальных, рабочих режимах очень быстро разбило. Характерный звук издают стенки камеры сгорания, соприкасающиеся с резкой волной давления. Можно ли этого избежать? Можно.

Опережаем зажигание

Как раньше регулировали угол опережения зажигания? Для этого изменяли начальный угол установки прерывателя — распределителя. Не вдаваясь в конструкцию этого довольно сложного и капризного узла с центробежным и вакуумным регулятором, заметим, что начальная его установка очень влияла на мощностные и экономические характеристики двигателя.

Так вот, следовало установить зажигание настолько ранним, насколько это возможно, но не доводя дело до сильной детонации. Поэтому и проверяли регулировку обычно на ходу: полностью прогретый двигатель, скорость 40 км/ч, четвертая передача, педаль газа в пол. При этом должно было раздаться всего несколько детонационных стуков, напоминавших звонкие удары гаечным ключом по верхней части двигателя. По мере разгона детонация должна была исчезнуть. Практически любой бензиновый двигатель «любит» ездить с возможно более ранним зажиганием, и только детонация, ездить с которой недопустимо, ограничивает его в этом.

На наступление режима детонационного сгорания влияло много факторов. Ускоряли его появление даже незначительный перегрев мотора, а также изменение температуры окружающего воздуха и, конечно, качество бензина. Ведь привычные нам термины — восьмидесятый, девяносто второй, девяносто пятый — это и есть октановые числа топлива! И детонационная стойкость девяносто пятого и девяносто восьмого бензинов выше, чем у устаревшего восьмидесятого.

Так шли дела до появления впрысковых двигателей с «умной» системой управления, имеющей несколько контуров обратной связи.

Распространенное заблуждение

В свое время, еще в девяностых годах прошлого века, я изучал все тонкости впрысковых моторов на примере французского двухлитрового двигателя F3R, устанавливаемого на автомобиль Святогор производства АЗЛК.

Понимая все это, мы вывернули датчик из двигателя, но оставили подсоединенным к блоку управления. То есть система думала, что все исправно, но детонации не ощущала! И вот тут испытуемый зазвенел, как медный колокол.

Вред детонации

Взрывы, конечно, научились использовать в мирных целях, но в случае с детонацией этот фокус не проходит. Не приспособлен двигатель к взрывообразному горению — он любит относительно медленное и плавное протекание процесса. Детонация ускоряет износ деталей кривошипно-шатунного механизма (разбивает, в том числе, и те самые поршневые пальцы, откуда и пошла легенда о стуке пальцев.). Кроме того, повреждается поверхность поршня, причем эрозия идет не только из-за повышенной температуры — ударные волны буквально выкрашивают поверхность поршня и обрушивают перемычки между поршневыми кольцами.

Условия для детонации

Детонацию можно услышать обычно:

Вероятность детонации выше у того двигателя, который длительное время эксплуатировался с минимальными нагрузками и потому страдал от интенсивного нагара в цилиндрах. Реально современные впрысковые двигатели, которые не подвергались тюнингу и имеют исправную систему управления, «отзваниваются» лишь на самых низких оборотах. При условии, что автомобиль оснащен ручной коробкой передач: автомат на такие режимы выйти не позволит.

Часто слышу, как при маневрировании во дворе Форд Фокус 2, работающий в такси (топливо сами понимаете какое), отзванивается в жару. А бывший у нас на испытаниях кроссовер Lada XRAY c двигателем 1.8 производства АВТОВАЗа при потеплении и заливке топлива на «левой» заправке начал сильно детонировать.

Читайте также:  Двигатель псковский политехнический институт

Вот вроде бы и всё. Похоже, это явление почти отжило свой век. Найти сегодня откровенно плохой бензин все сложнее, да и машин с механикой с каждым годом продается все меньше, чем с автоматом. А приходилось ли вам сталкиваться с детонацией и с ее последствиями?

Источник

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, негативно влияет на экономичность, мощность и ресурс силовой установки.

Понятие детонации двигателя автомобиля

При нормальном режиме работы топливная смесь воспламеняется при подходе поршня к верхней мертвой точке и сгорает со скоростью до 50 м/с. Преждевременное зажигание приводит к нарушению процесса горения, поскольку расширяющиеся газы пытаются сжать идущий вверх поршень. Увеличение быстроты окисления до скорости звука и лавинообразный рост давления формируют ударную волну, которая достигает стенок цилиндров мотора и издает металлический стук (иногда явление ошибочно называют стуком поршневых пальцев).

Признаки детонации двигателя

Основные симптомы детонационного сгорания:

Разновидности

Детонация двигателя автомобиля разделяется на категории:

Основные причины детонации двигателя

Детонационные процессы в двигателях внутреннего сгорания могут быть вызваны:

Детонация происходит не только в двигателях с искровым зажиганием, но и в дизелях.

Причиной является неправильная регулировка момента начала впрыска солярки, применение некачественного горючего.

Дизель отличается пониженным термическим режимом, но при повышенной нагрузке и неисправной системе охлаждения горячие элементы (например, кромки выпускных клапанов) способны преждевременно воспламенять распыленное топливо.

Неправильный выбор топлива для авто

Двигатели со степенью сжатия более 10 единиц и агрегаты с наддувом рассчитаны на горючее с октановым числом не ниже 95. При использовании бензина низкого сорта или испарении присадок (используются некоторыми нефтеперерабатывающими компаниями для повышения детонационной устойчивости) происходит преждевременное воспламенение смеси взрывного характера. Контроллер инжекторного мотора способен снизить вероятность детонации корректировкой опережения зажигания и фаз газораспределения (при наличии системы поворота распределительных валов).

Особенности эксплуатации двигателя

Детонация возникает при работе мотора с перегрузкой (например, во время движения с небольшой скоростью на затяжном подъеме на повышенной передаче). Для устранения дефекта необходимо перейти на пониженную скорость, что позволит повысить частоту вращения и нормализовать процесс сгорания.

Детонация двигателя автомобиля при запуске холодного силового агрегата указывает на обеднение смеси из-за засора распылителей форсунок. По мере прогрева проблема исчезает (производительность системы впрыска соответствует требуемому составу топливовоздушной смеси).

Неверно настроенное зажигание

Прошивка

Детонацию может вызвать некорректная прошивка, установленная в блоке управления двигателем (например, после снятия каталитического нейтрализатора владельцы загружают программу с измененным алгоритмом работы). В случае обнаружения проблем необходимо установить прошивку, соответствующую характеристикам силового агрегата. Самопроизвольное изменение заданных параметров настройки в процессе эксплуатации двигателя невозможно.

Неисправные свечи зажигания

При выборе свечей зажигания необходимо учитывать не только размеры резьбовой втулки, но и калильное число (информация о допусках указывается в инструкции по обслуживанию и специализированных каталогах). Применение изделий с пониженным или повышенным числом приводит к затрудненному запуску и нарушению процесса искрообразования. Мотор теряет мощность и крутящий момент, нарушается нормальное сгорание топлива и падает динамика разгона автомобиля.

Обедненная топливовоздушная смесь

Владельцы машин с карбюратором стремятся сократить расход бензина путем обеднения топливной смеси, что приводит к некорректному сгоранию. Техника с электронным управлением автоматически поддерживает стехиометрический состав смеси, ориентируясь на информацию от датчиков температуры, расхода воздуха или концентрации кислорода в отработавших газах (расположены до и после корпуса каталитического нейтрализатора). При поломке катализатора или выходе из строя сенсоров возможно обеднение рабочей смеси, вызывающее детонационные процессы при сгорании.

Нагар на стенках цилиндра

Образующийся на стенках рабочей камеры и тарелках выпускных клапанов нагар ухудшает условия охлаждения деталей. В процессе сжатия смесь воздуха с топливом воспламеняется раньше допустимого момента, что приводит к детонационному сгоранию. Проблема часто встречается на силовых агрегатах с большими пробегами, моторное масло попадает в камеры сгорания и образует слой плотного нагара.

Особенности конструкции ДВС

Двигатели легковых машин со степенью сжатия от 10 единиц склонны к детонации при использовании бензина с октановым числом менее 95. В некоторых моторах на поршнях и поверхности камер сгорания имеются острые кромки, вызывающие нарушение нормального процесса сгорания. В этом случае проблема решается использованием качественного топлива, но остается кратковременная детонация при переходных режимах работы.

Силовые агрегаты с повышенной литровой мощностью (например, с нагнетателем) отличаются увеличенным давлением рабочей смеси на впуске в цилиндр. При использовании некачественного топлива или нарушении условий охлаждения возрастает риск детонации.

В конструкции предусмотрен датчик, который определяет момент начала взрывного сгорания топливной смеси и регулирует работу систем (например, снижает давление в системе наддува при помощи специального клапана в турбине либо корректирует момент зажигания).

Неисправность системы охлаждения

Недостаточный уровень антифриза приводит к образованию паровых пробок в рубашке и повышению температуры головки и блока цилиндров. Часто проблема наблюдается в жаркую погоду, при разгоне автомобиля либо при движении с небольшой скоростью в условиях бездорожья. Раскаленные детали вызывают преждевременное зажигание и детонацию. Необратимые температурные деформации приводят к нарушению герметичности линии соприкосновения головки и блока и пробитию прокладки.

Читайте также:  Если карбюраторный двигатель глохнет

Причины, которые часто путают с детонацией

Двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием способны работать некоторое время после отключения зажигания. Причиной воспламенения смеси являются нагретые элементы в камере сгорания или повышенная степень сжатия. Равномерно снизить температуру головки и поршней поможет работа двигателя на холостом ходу на протяжении 1-2 минут после прекращения поездки.

Калильное зажигание

Калильное воспламенение наблюдается при выключении зажигания карбюраторных двигателей. Раскаленные частицы нагара поджигают рабочую смесь, и мотор может работать 5-10 секунд после попытки глушения. Проблема не встречается на технике с двигателями, оснащенными системой распределенного впрыска, поскольку при повороте ключа в замке отключаются форсунки и помпа, подающая горючее из бака.

Дизелинг

Карбюраторные двигатели с искровым зажиганием и высокой степенью сжатия могут продолжить работать за счет самовоспламенения смеси. Проблема встречается при использовании топлива с недостаточным октановым числом. Топливовоздушная масса воспламеняется в результате сжатия, вызванного инерционным движением поршней после прекращения подачи напряжения к свечам. Агрегат нестабильно работает 2-3 секунды на холостых оборотах, а затем останавливается из-за падения температуры стенок цилиндров.

Последствия детонации двигателя автомобиля

Последствия эксплуатации мотора с детонационным процессом сгорания рабочей смеси:

Методы предупреждения детонации двигателя автомобиля

Способы недопущения детонации:

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.

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.

Способы профилактики

Основные методы, позволяющие снизить риск детонационного сгорания:

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.

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.

Источник

Устанавливаем причины детонации двигателя

Владельцы автомобилей порой сталкиваются с неисправностями в работе своих авто, в том числе и в сердце машины — моторе. Одна из них может проявляться резким взрывом топлива в рабочей камере, стремительном выбросе энергии, появлении ударной волны. Причины детонации двигателя связаны со многими факторами, которые следует обязательно изучить и устранить. Опытные водители сами разберутся в этом процессе, а вот новичкам лучше обратиться на СТО.

Содержание:

5 причин детонации двигателя

Для мотора такое явление весьма нежелательное, так как оно представляет собой неконтролируемую нагрузку на детали, кривошипно-шатунный механизм, цилиндро-поршневую группу. Этот эффект, по сути, является взрывом со всеми последствиями и разрушительными действиями. Если пренебрегать таким «симптомом», в конечном итоге станет необходим ремонт двигателя в Минске.

Если произошло неконтролируемое самовозгорание в цилиндрах топливовоздушной смеси значительно раньше, чем необходимо, следует выявить, чем вызвана взрывная волна.

Бензин

Частой причиной проявления детонации двигателя называют низкое содержание октана в топливе. Поэтому, во избежание повторения этого неприятного события, заправляйтесь бензином с высокооктановым показателем. Современные авто оборудованы двигателями повышенной степени сжатия, что требует применения топливных материалов с высоким октаном.

Раннее зажигание

Возможно, причины детонации двигателя заключаются в раннем зажигании. Водители сознательно выполняют эту операцию, стараясь обеспечить повышенное реагирование мотора на открывание дроссельной заслонки. Фактически этот трюк возможен, однако в нем скрыт один секрет. При установке раннего зажигания провоцируется преждевременное возгорание воздушно-топливной смеси. Это происходит в момент движения поршня в ВМТ. Такое возгорание дает на этот механизм ударную нагрузку. На данном этапе происходит повышение степени перегрева внутренней части цилиндра.

Читайте также:  Мощность электрического двигателя обозначение

Обедненная смесь

Детонации в двигателе вызывает и топливная смесь, называемая обедненной, в составе которой недостаточное содержание бензина, зато повышенный содержание воздуха. Такое соотношение может возникнуть при допущенных ошибках при регулировке или преднамеренно с целью увеличить мощность мотора.

Если заправлять машину качественной смесью, рекомендуемой изготовителем, то обеспечивается плавное воспламенение горючего. Это дает возможность осуществлять контроль за температурой горения. При заправке обедненной смесью перегреваются детали двигателя, расположенные внутри. Последующие впрыскивания топлива вызывают неконтролируемое возгорание смеси, что вызывает детонацию.

Нагар

Взрывная волна в моторе может быть связана с появлением в камере сгорания слоя отложений. Нагар способен создать внутри «тепловую рубашку». Это фактор может привести к росту уровня рабочей температуры, а, следовательно, к возгоранию смеси.

Свечи зажигания

Иногда автовладельцы игнорируют рекомендации относительно подбора свечей зажигания, подыскивая менее дорогие. Параметры этой детали предназначены под конкретный двигатель в соответствии с тепловыми характеристиками. Свечи эффективно работают в точных значениях, контролируя среду внутри этого сложного механизма. Если комплект свеч подобран неправильно, возникает рост температуры нагревания ходовой части, что приводит при выключении зажигания, к взрыву.

Часто возникающие детонации двигателя вызывают прогорание поршневых днищ и клапанов. Сильный износ агрегата определяют и ударные нагрузки, на уровень которых внутренние детали мотора не рассчитаны.

Как предупредить неисправность?

При неравномерном сгорании смеси топлива и воздуха появляется характерный звук, вызванный давлением от вибрирования стенок цилиндра при сгорании. Высота этой звуковой волны зависит параметров и форм камеры сгорания. Если в таком режиме эксплуатировать мотор хоть на несколько секунд, можно нанести повреждения внутренним деталям.

Возникновение этого явления должно насторожить автовладельцев, особенно, если оно часто повторяется. Необходимо немедленно выявить причины детонации двигателя и серьезно заняться их устранением.

Источник

Детонация дизеля, внешние проявления и причины

Одна из проблем, с которыми иногда сталкиваются автовладельцы – это детонация двигателя, которая может произойти и на холостом ходу, и в других режимах работы силовой установки. Неполадка не только становится причиной серьезных поломок, но и нередко приводит к разрушению деталей мотора. Каковы причины детонации, какие двигатели больше всего подвержены столь опасному явлению, как уменьшить риск детонирования – все это и многое другое станет темой нашего сегодняшнего разговора.

Понятие детонации, как она происходит

Случается, что возгорание топливовоздушной смеси происходит до того, как свеча накаливания, находящаяся непосредственно в цилиндре, обеспечивает правильное воспламенение при низкой температуре воздуха. Это явление, которое сопровождается сильным горением солярки, и называют детонацией дизельного двигателя.

Детонация дизеля, внешние проявления и причины

Говоря о детонации дизельного двигателя и ее причинах, важно отметить следующее. Моментальное сгорание топлива вызвано тем, что весь объем топливной смеси воспламеняется одномоментно, а не постепенно. К тому же процесс запускается раньше, еще до расчетного угла оборота коленвала, когда поршень не достиг так называемой ВМТ.

Загорание смеси топлива и воздуха фактически и является мини-взрывом, давление от которого воздействует на стенки цилиндра, а также на днище поршня, поднимающегося навстречу газам. Вследствие удара возникают звуковые волны, и становится слышен неприятный звон.

Помимо возникновения посторонних звуков во время работы силовой установки явным признаком детонации двигателя при разгоне является изменение цвета и состава выхлопных газов. К другим внешним признакам детонации необходимо отнести следующее:

К детонации дизельного двигателя при разгоне приводит:

Эксперты утверждают, что после возобновления работы датчика заслонки силовая установка работает нормально при любых условиях, в том числе и на повышенных оборотах. В таком случае определить наличие или отсутствие детонации можно только при выключенной передаче под большой нагрузкой.

Мини-взрыв проявляется исключительно во время движения транспортного средства, детонация двигателя при выключении зажигания невозможна. Если водителя настораживают посторонние звуки или иные признаки неисправности, причины следует искать в другом, поэтому рекомендуется немедленно обратиться на СТО.

Датчик детонации

Не так давно в продаже появилось устройство, именуемое датчиком детонации дизельного двигателя. Речь идет о специальной детали, которая мониторит уровень детонации во время работы ДВС.

Устанавливают устройство обычно в блоке цилиндров.

Делают это для того, чтобы получить максимальную мощность силового агрегата и без ущерба для него добиться оптимальных показателей топливной экономичности. Датчик необходим для своевременной подачи на электронный блок управления сигнала о возникновении детонации, превысившей допустимый порог.

Как устранить детонацию в дизеле

Прежде чем устранять детонацию, важно определить причину ее возникновения. В подавляющем большинстве случаев это неправильный угол зажигания и обедненная топливно-воздушная смесь, вызванная некачественной соляркой.

Для устранения детонации обычно делают следующее:

Последствия детонации

Во время детонации температура в камере сгорания поднимается до 3,5 тыс. градусов. Стремительно возрастает и давление, нагрузка на мотор становится критической. Особенно плачевно все это может закончиться для современных моторов, сделанных из сплава алюминия. Последствия детонации двигателей могут быть следующими:

В сложных случаях высок риск проворачивания КШМ, что ведет к вращению коленвала в противоположном направлении. В конечном итоге это ведет к разрушению узлов силовой установки и необходимости сложного ремонта.

Заключение

Детонация двигателя – явление крайне неприятное, способное повлечь за собой плачевные последствия. Именно поэтому при появлении малейших признаков возникновения в дизельном моторе мини-взрывов необходимо обратиться в сервисный центр для обнаружения причины неисправности и своевременного ее устранения.

Детонация дизельного двигателя

Источник

Ответы на популярные вопросы