Что такое детонация двигателя?

Детонация при запуске двигателя

Для чего используют датчик детонации

Для контроля за опасной детонацией современный автомобиль оснащён датчиком. Он расположен на блоке силового агрегата. Каково же влияние датчика на работу двигателя? Его задача – преобразовывать энергию механических колебаний в электрические сигналы. В корпусе размещена пьезоэлектрическая пластина. Она выдаёт напряжение, пропорциональное амплитуде колебаний.

Показания датчика детонации позволяют регулировать состав горючей смеси и углы фаз зажигания

Датчик – это акселерометр, который постоянно отсылает в электронный блок управления двигателем (ЭБУ) импульсы. После обработки сигналов блок даёт команды для изменения состава смеси воздух-топливо либо смещения фазовых углов зажигания.

Если датчик вышел из строя, то ЭБУ не в силах полноценно контролировать работу двигателя и выставляет заведомо позднее зажигание. Такое решение позволяет перевести силовой агрегат в щадящий режим, но потребление топлива возрастает в 1,5–2 раза, а мощность резко падает.

Детонация двигателя – устанавливаем причины

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.

Как устранить детонацию двигателя – полезные советы

Естественно, мы должны посоветовать, как устранить детонацию двигателя, приступим.

1. Детонация не возникает на пустом месте. Если до заправки двигатель работал, как часы, а после нее стал детонировать, то причина может быть в топливе, которое необходимо слить и заправить автомобиль качественным бензином (соляркой).
2. При продолжительной эксплуатации автомобиля без существенных нагрузок возможно образование нагара в цилиндрах, что вызывает увеличение степени сжатия и снижение эффективности отвода тепла. Существует простой способ решения этой проблемы. Рекомендуется раз в несколько дней давать двигателю максимальную нагрузку, то есть разогнать автомобиль до максимальной скорости буквально на пару минут. Только не стоит этого делать в условиях плотного потока городского транспорта.
3. Иногда детонация дизельного двигателя сопровождается черным или зеленоватым выхлопом. Это говорит о том, что в цилиндрах произошло разрушение поршней, и через выхлопную трубу вылетают частицы алюминия. В этом случае простыми регулировками уже ничего не исправить. Потребуется замена поршневой группы.
4. Небольшая детонация при запуске двигателя может возникать в результате нарушения работы свеч зажигания. На дизельном моторе это происходит, если запала игла форсунки. В первом случае ничего не стоит просто заменить неисправные свечи, а вот во втором – не обойтись без посещения СТО.

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.

Добавить комментарий Отменить ответ

Рекомендации опытных автомобилистов

При изготовлении автомобильных двигателей все детали имеют определенные параметры, рассчитанные на эксплуатацию в номинальных температурных режимах. При детонации двигателя транспортное средство подвергается ударным нагрузкам, превышающим допустимые значения. Неравномерное распределение горючего и кислородных масс приводит к неожиданным сильным взрывам.

Чтобы выявить и предотвратить случаи детонации, рекомендуется прислушиваться к равномерности звуков работающего двигателя. При выявлении нестандартных постукиваний, шумов, необходимо остановиться и выключить мотор. Далее нужно определить источник неизвестных звуков и попытаться ее устранить.

Во избежание разрушительных последствий, детонация должна быть под постоянным контролем. Главное помнить: при нормальной работе не должны возникать даже небольшие изменения в звучании мотора.

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.

Детонация в технике

В двигателях внутреннего сгорания детонацией часто называют взрывное горение в цилиндре (см. Стук в двигателе). Двигатели внутреннего сгорания, реализующие цикл Отто, рассчитаны на медленное горение горючей смеси без резких скачков давления. Быстрое сгорание смеси резко повышает давление в камере сгорания, что приводит к ударным нагрузкам на детали конструкции двигателя и быстрому выходу двигателя из строя. Топливо с более высоким октановым числом допускает большую степень сжатия и лучше противостоит детонации.

Детонационное горение является наиболее термодинамически выгодным способом сжигания топлива и преобразования химической энергии топлива в полезную работу. Поэтому детонация может применяться в рабочем процессе в камерах сгорания перспективных энергетических установок, таких как импульсный детонационный двигатель.

Явление детонации лежит в основе действия взрывчатых веществ, широко применяемых как в военном деле, так и в гражданской хозяйственной деятельности при производстве взрывных работ.

Подробнее о факторах детонации

Можно выделить несколько наиболее распространенных и вероятных причин, из-за которых мотор начинает детонировать.

• Качество топлива. Порой от безысходности или с целью сэкономить водители заезжают на сомнительные АЗС, не зная, какого качества топлива они предлагают. Часто на заправках искусственно повышает октановое число, добавляя метан или пропан. Это становится причиной детонации, поскольку газ испаряется быстрее, нежели чистый бензин. В итоге на стенках формируется нагар, который затем провоцирует так называемое калильное зажигание. Это есть смесь воспламеняется из-за прогретых электродов и нагара на внутренних стенках. Как результат, зажигание отключается, но двигатель все еще работает;
• Октановое число. Есть и другие ситуации, когда водитель намеренное экономит на топливе, покупая горючее с меньшим октановым числом. Потому не удивляйтесь, когда вместо рекомендуемого 95-го вы льете 92 и уж тем более 80 бензин, появляется детонация;
• Свечи зажигания. Часто автомобилисты попросту не знают, как их правильно выбирать, покупая самая дешевые или те, которые посоветует продавец. Потому свечи выбирают строго в соответствии с рекомендациями автопроизводителя под конкретный двигатель;
• Особенности конструкции. К ним относят давление в камеры, структуру поршневого дна, конструкцию камеры сгорания, место расположения свечей и пр. Практика показывает, что при большем создаваемом давлении в цилиндрах риск детонации увеличивается.

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:

Для устранения детонации обычно делают следующее:

• Эксплуатация мотора на более высоких оборотах, когда время сгорания топлива в сочетании с максимальным давлением заметно сокращается. 
• Применение интеркулера, чтобы воздух перед попаданием в цилиндры охладился.
• Использование качественной солярки.
• Торможение силовой установки для опережения момента зажигания.

Последствия детонации

Происходящая в цилиндрах детонация оказывает на механическую начинку автомобиля широкий спектр негативных воздействий. Наиболее существенными из них являются следующие:

• Повышенные нагрузки на весь кривошипно-шатунный механизм приводят к его скорому выходу из строя. Здесь страдают и коленвал, и шатунные и коренные вкладыши. Также повреждения получает и поверхность поршней. Воздействие может быть настолько сильным, что поршни покрываются множеством выщерблин и сколов, их кромки скругляются, а перемычки между маслосъемными кольцами разрушаются.
• Температура двигателя существенно повышается, нарушается процесс его охлаждения, что приводит к деформации цилиндров и поршней, а в отдельных случаях даже к прогоранию ГБЦ.
• Масляная пленка на стенках цилиндров при контакте с взрывной волной разрушается, что дополнительно ускоряет износ элементов двигателя.
• Также детонация в двигателе приводит к уменьшению его мощности и возрастанию расхода топлива.

Для того, чтобы защитить свой двигатель от таких последствий, следует внимательно относиться к его состоянию. Самая простая и важная мера – использование качественного топлива с оптимальным октановым числом. Кроме того, нужно следить за состоянием свечей – при покрытии электрода нагаром, уменьшении зазора зажигание становится менее эффективным, что приводит к детонациям. Важным нюансом также является исправность охлаждающей системы – в ней должно быть достаточно антифриза, в радиаторе не должно быть течей, а вентилятор должен эффективно отводить горячий воздух.

Детонация дизельного двигателя

В отличие от инжекторов, в дизелях топливо не поджигается, оно самовоспламеняется при впрыске в цилиндр с раскаленным сжатым воздухом. Если объем горючего превышает установленную величину, в камере сгорания развивается ударная волна. Детонация двигателя на холостых оборотах сопровождается громким звуком, считается, что данный эффект не представляет опасности и постепенно исчезает с увеличением нагрузки.

Причины детонации дизельного двигателя на холостых оборотах – задержка возгорания топлива. Этот временной промежуток сокращается по мере возрастания температуры в системе.

Как снизить вероятность возникновения детонации:

1. Уменьшить количество, впрыскиваемого горючего.
2. Разделить камеры сгорания (предварительный отсек, рабочий).
3. Впрыскивать топливо по методу MAN.
4. Добавлять специальные присадки в дизтопливо, за счет которых происходит ускорение возгорания.

Детонация дизельного двигателя после выключения зажигания возникает по следующим причинам:

• засорение отверстий форсунок;
• отказ насоса ТНВД;
• отложения нагара.

Причины возникновения

Если рассматривать этот эффект только на двигателях автомобилей ВАЗ, то возникнуть он может на любом из них – и морально устаревшем моторе модели 2106, и современной установке той же версии 2114 и др.

Есть определенные причины возникновения детонации ВАЗ, и они таковы:

• Несоответствие пропорций горючей смеси. У чрезмерно обогащенной горючей смеси после попадания в цилиндр из-за воздействия высоких температур в отдаленных уголках камеры сгорания возможно возникновение окислительных процессов, которые и являются первопричиной детонации;
• Нарушение угла опережения зажигания. При увеличении угла все процессы в цилиндрах проходят еще до подхода его к ВМТ. Отсюда и высокое давление с температурой, и появление химических реакций с частью смеси.
• Октановое число. Чем оно ниже, тем выше вероятность появления детонации. Объясняется это все тем, что низкооктановый бензин больше подвержен вступлению в реакции.
• Высокая степень сжатия. Повышение этого параметра выше нормы приводит к увеличенным показателям давления и температуры в цилиндрах, которые и являются катализаторами появления реакций.

Все описанные факторы появления такого эффекта одинаковы для всех бензиновых моторов, поэтому причины детонации карбюраторного двигателя те же, что и инжекторного.

Чем так уж плоха детонация на самом деле

Внутренняя поверхность цилиндра всегда защищена слоем масла. Взрывная волна, образуемая в ходе детонации, способна разрушить масляную плёнку. И уже это явление, то есть «стирание» масла в любом случае ведёт к перегреву. А дальше металл разрушается под влиянием следующих факторов: нагрев, повышенные ударные нагрузки.

Посмотрим теперь, какие детали страдают от детонации сильнее. Их список – небольшой:

• Прокладка между блоком двигателя и ГБЦ;
• Кромки поршней;
• Корпус свечей зажигания.

Кажется, детонация, даже если она возникает периодически, не может разрушить поршень. Но такое мнение легко опровергнуть:

Очень важен характер разрушений на поршнях

Если «снесло» именно кромку – мы видим результат детонации. А вот что может произойти с прокладкой ГБЦ:

Такое разрушение можно выявить, измеряя давление

В общем, список можно продолжить. Лучше перейдём к просмотру видео.

Причины возникновения

Чаще всего детонация выражается при выключении зажигания (глушении) и на холостых оборотах. Разберёмся, какие причины могут привести к тому, что двигатель детонирует.

1. Использование бензина с октановым числом ниже, чем предписывает производитель. Низкооктановое топливо подходит для старых автомобилей, степень сжатия в двигателях которых намного меньше. Современные силовые агрегаты требуют качественного топлива.
2. Раннее зажигание. В некоторых автомобиля есть возможность выставления углов зажигания. Установка раннего срабатывания свечей приводит к лучшему управлению дроссельной заслонки, но, с другой стороны, становится причиной детонации. Выставляя преждевременное воспламенение смеси, моторист провоцирует возникновение ударной волны. Она действует на поршень, который двигается к верхней мёртвой точке, замедляя его. Двигатель сильно перегревается и быстро выходит из строя.
3. Бедная горючая смесь. Отдельные любители экспериментов специально повышают содержание воздуха и уменьшают количество бензина. Этим они добиваются увеличение мощности двигателя. Обеднённая смесь также получается в результате неправильной регулировки силового агрегата. Бедная горючая смесь – третья распространённая причина неконтролируемого возгорания.
4. Нагар в камере сгорания. Отложения на стенках приводят к уменьшению объёма камеры и повышению температуры блока цилиндров. Такие условия увеличивают вероятность детонации. Нагар появляется после использования топлива низкого качества.
5. Свечи зажигания. Причина детонации двигателя – это ошибочно подобранные свечи.

Конструктивные решения для предотвращения детонации

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.

Еще одним инженерным решением выступает турбулизация. Потоки смеси в камере сгорания благодаря конструктивным особенностям получают определенное вращение, фронт пламени от искры распространяется быстрее. Также противостоять детонации помогает уменьшение того расстояния, которое проходит фронт пламени. Для сокращения пути цилиндр может быть выполнен с меньшим диаметром, а также возможна установка еще одной свечи зажигания.

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.

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.

Детонация двигателя при выключении 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:

• дизелинг;
• 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.

Детонация при запуске двигателя

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.

Детонация двигателя ВАЗ

Все без исключения автомобили ВАЗ, начиная от модели 2101 и заканчивая современными версиями, оснащаются бензиновыми силовыми установками, которые являются более приоритетными у всех автомобильных производителей.

Нормальное функционирование любого бензинового мотора обеспечивается рядом факторов – соблюдением правильной пропорции топливовоздушной смеси, качеством бензина, соответствующим углом опережения зажигания, состоянием ЦПГ. При несоответствии хоть одного из этих факторов возможно появление такого негативного эффекта как детонация.

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. Такое воспламенение происходит от каких-то чрезмерно нагретых элементов ЦПГ. Этот эффект носит название «калильное зажигание», и это уже не детонация двигателя ВАЗ-2106. Не стоит путать эти два понятия, поскольку они совершенно разные.

Примечания

1. ↑ , Детонация..
2. , с. 13.
3. , с. 262.
4. Chapman D. L. On the rate of explosion in gases // Philosophical Magazine. — 1899. — Vol. 47. — 189. — P. 90—104.
5. Jouguet Е. Sur la propagation des réactions chimiques dans les gaz // Journal des Mathématiques Pures et Appliquées. — 1905. — Vol. 1. — P. 347—425.
6. Зельдович Я. Б. К теории распространения детонации в газообразных системах // Журнал экспериментальной и теоретической физики. — 1940. — Т. 10, вып. 5. — С. 542—568.
7. von Neumann, J. John von Neumann: Collected Works, 1903-1957. — New York : Pergamon Press, 1963. — Vol. 6. — ISBN 978-0-08-009566-0.
8. , с. 44.
9. , с. 69.
10. Денисов Ю. Н., Трошин Я. К. Пульсирующая и спиновая детонация газовых смесей в трубах // Доклады АН СССР. — 1959. — Т. 125, № 1. — С. 110-113.
11. , § 129. Детонация, с. 668.
12. , с. 10.
13. , с. 11.
14. , с. 71.
15.  (недоступная ссылка)
16. , с. 64.
17. , с. 69.
18. , с. 75.
19. , с. 74.
20. — статья из энциклопедии «Кругосвет»
21. Norris, G. (2008). «Pulse Power: Pulse Detonation Engine-powered Flight Demonstration Marks Milestone in Mojave». Aviation Week & Space Technology 168 (7).
22. — статья из энциклопедии «Кругосвет»

Что это такое

Детонация двигателя – это неконтролируемое возгорание горючей смеси в камере сгорания. Этот процесс самопроизвольный и приводит к возникновению ударной волны, действующей на стенки цилиндра и поршневую группу. Возрастает нагрузка и на коленчатый вал, шатуны и вкладыши.

При самопроизвольном возгорании топливной смеси происходит взрыв, который отрицательно влияет на детали силового агрегара

В дизельном двигателе детонация возникает в случае неправильного впрыска дизтоплива. При уменьшении объёма температура поднимается. Её значение намного превышает температуру возгорания топливной смеси. Если сделать преждевременный впрыск, то топливо взорвётся до того, как поршень поднимется до верхней мёртвой точки.

Видео детонации двигателя

Как выглядит детонация в автомобильном двигателе, показано на видео:

https://youtube.com/watch?v=LBijnRTDYlM

Что такое детонация двигателя

Такое явления, как детонация ДВС появилась после создания таких двигателей, принцип работы которых основан на создании воспламенении топливно-воздушной смеси в цилиндрах, за счет чего ударной волной происходит толчок поршней и шатунов, которые вращают коленчатый вал мотора.

Хорошая качественная работа двигателя сопровождается воспламенением перемешанного подаваемого топлива с необходимым количеством воздуха. А при детонации двигателя топливная смесь взрывается и работает вне заданного цикла.

А автомобилях старых образцов проверку работоспособности мотора определяли, по большей части, на слух.

Как защитить ДВС от детонации

Защитить двигатель внутреннего сгорания от детонации можно при недопущении вышеперечисленных причин. При обнаружении первых признаков детонации следует принять меры по их устранению.

1. Устанавливать рекомендованные свечи зажигания для конкретного мотора.
2. Заливать соответствующее для автомобиля топливо. Например, по рекомендации завода-изготовителя машины рекомендованным для заправки требуется только бензин с октановым числом 95, но, если заливать 92-й бензин, то может появиться детонация ДВС, потому что компрессии требуется поменьше и воспламеняется быстрее.
3. Своевременно менять фильтры, по мере их загрязнения.
4. Не перегревать мотор.
5. Следить за исправностью датчиков и сигналами бортового компьютера.