Что это такое детонация двигателя

Детонация в двигателе — причины и следствия — журнал За рулем

28 июня 2017 года

Когда наши деды, ездившие на автомобилях с карбюраторными моторами, слышали непонятные позвякивания в двигателе, они солидно констатировали — мол, пальцы стучат! На самом деле речь шла об обыкновенной детонации. А дожила ли она до наших дней?

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.

Материалы по теме

Все, кто хоть когда-то слышал о гражданской обороне и о защите от ядерного взрыва, помнят, что одно из воздействий такого взрыва — ударная волна. Кстати, с ударной волной мы сталкиваемся и при пролете сверхзвукового самолета. Короче, это волна, распространяющаяся в некой среде (в нашем случае — в воздухе) со скоростью звука. Встречаясь с любым препятствием — будь то стена или наши барабанные перепонки — она создает ощутимый удар. Напомним, что скорость звука в воздухе обычно принимается равной 330 м/с.

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 бóльшие 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 э

Причины детонации двигателя — DRIVE2

🔧 Причины детонации двигателя при выключении зажигания и запуске.
— Сохрани эту статью к себе на стену.

• Такое явление, как детонация двигателя, знакомо практически каждому автовладельцу. Чаще всего она возникает при движении в гору на высокой передаче с небольшой скоростью. К звуку работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) примешивается жесткий металлический стук, который многие принимают за стук поршневых пальцев.

— Что такое детонация?

• Детонация – это процесс взрывного воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя. В то время как нормальная скорость распространения фронта пламени составляет около 30 м/с, при детонации огонь распространяется в десятки раз быстрее – до 2000 м/с.

• В нормальных условиях смесь начинает воспламеняться, когда поршень немного не доходит до верхней мертвой точки, угол опережения зажигания составляет обычно 2-3 градуса. Завершается вспышка после того, как поршень минует ВМТ. В случае детонации смесь воспламеняется еще в середине такта сжатия. Поршень испытывает сильное противодействие, в итоге пропадает мощность двигателя и значительно повышается расход топлива.

• Данное явление никогда не идет на пользу мотору, однако детонацию можно разделить на допустимую и недопустимую. В первом случае ее даже не всегда удается заметить. Обычно она возникает на низких оборотах и продолжается недолго. Чаще всего подобное происходит в двигателях небольшого объема с относительно большой мощностью и крутящим моментом (например, 107 л.с. и 135 Нм при объеме 1,4 л). Недопустимая детонация, как правило, возникает в форсированных ДВС при повышенных нагрузках на высоких оборотах. Всего после нескольких секунд работы в таких условиях, мотор может получить критические повреждения.

• Существует еще одно явление, которое автовладельцы нередко путают с детонацией – дизелинг. Мотор после выключения зажигания продолжает работать рывками, то с повышением, то с понижением оборотов, звук работы двигателя при этом металлический, схожий со звуком детонации. Это явление иного рода и причины его появления иные: при глушении мотора, бензин в цилиндрах самовоспламеняется из-за высокой степени сжатия, как в дизельном ДВС, отсюда и название. Не следует путать дизелинг с калильным зажиганием – там при глушении рабочая смесь воспламеняется от нагретых электродов свечей и нагара.

— Чем опасна детонация?

• Весь кривошипно-шатунный механизм и головка блока цилиндров испытывают разрушающие нагрузки, способные при длительном воздействии привести к поломке ДВС. Кроме того, температура в цилиндрах также поднимается до недопустимых значений (до +3700 градусов), что грозит прогаром прокладки ГБЦ, а также коррозией днища поршня и зеркала цилиндров.

• рокладка головки блока – это первая деталь, которая придет в негодность из-за детонации. Она способна перенести лишь кратковременную работу в режиме запредельных термических и механических нагрузок. Худшее, чем грозит детонация – замена блока цилиндров, коленчатого вала, поршневой группы и головки блока.

— Причины возникновения детонации:

• Причины, в силу которых возникает данное явление, можно разделить на три группы:

• октановое число бензина;
• конструктивные особенности ДВС;
• условия эксплуатации автомобиля.

— Влияние октанового числа:

• В отличие от дизельного двигателя, в котором воспламенение рабочей смеси происходит благодаря высокой степени сжатия, в бензиновом для этой цели применяется система зажигания. Смесь бензина и воздуха поджигается искрой, возникающей между электродами свечей.

• Степень сжатия у бензиновых моторов намного меньше, это связано с тем, что бензин не столь устойчив к детонации, как дизельное топливо. Основной характеристикой бензина является октановое число, отражающее его детонационную стойкость. Чем оно выше, тем сильнее можно сжать топливно-воздушную смесь.

• Если автомобиль, силовой агрегат которого рассчитан на применение топлива с октановым числом не ниже 95, заправить бензином марки АИ-92, то с высокой долей вероятности можно утверждать, что при высоких нагрузках рабочая смесь в цилиндрах будет детонировать.

• Однако проблема может появиться и в случае, если марка топлива соответствует рекомендациям производителя. Все дело в качестве бензина. Недобросовестные продавцы нередко самостоятельно повышают октановое число, путем добавления в горючее сжиженного пропана или метана. Эти газы очень быстро испаряются, после чего в баке остается низкооктановый бензин.

• Вследствие детонации низкооктанового топлива, в камере сгорания усиленно образуется нагар, который, в свою очередь, может вызвать такое явление, как калильное зажигание. В этом случае двигатель продолжает работать даже после выключения зажигания. Причины его возникновения в том, что воспламеняется топливно-воздушная смесь не от искры, а от раскаленных электродов свечи или нагара.

— Влияние конструктивных особенностей:

• Причины возникновения детонации могут крыться в конструктивных особенностях двигателя.
К их числу можно отнести:

• степень сжатия;
• форму камеры сгорания;
• форму днища поршня;
• наличие наддува;
• расположение свечей зажигания.

• Так, чем выше степень сжатия, тем ДВС более склонен к детонации. То же можно сказать и о системах наддува («надутым» моторам требуется высокооктановый бензин).

— Влияние условий эксплуатации:

• Не последнюю роль играют и условия, в которых эксплуатируется машина. Детонация может возникать при движении на повышенной передаче с низкой скоростью. Так, если попытаться въехать в гору на четвертой передаче со скоростью 30 км/ч, из-под капота незамедлительно раздастся характерный металлический стук.

• Свое влияние оказывает правильность работы системы зажигания (рабочая смесь в цилиндрах детонирует при раннем зажигании), исправность системы охлаждения двигателя, наличие нагара на поршнях и в камерах сгорания. Подвергают себя опасности автовладельцы, стремящиеся любыми способами уменьшить аппетит машины. С этой целью электронный блок управления «перепрошивается» для приготовления более бедной смеси, чем нужно. В результате ухудшается динамика авто, а при повышенных нагрузках возникает детонация.

Детонация двигателя: что это такое?

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.

Содержание статьи

Основные причины детонации

Среди различных причин возникновения детонации специалисты отмечают неправильно выставленный угол опережения зажигания на бензиновых двигателях (угол опережения впрыска топлива на дизельных ДВС), сбои в процессе смесеобразования, снижение эффективности работы системы охлаждения, а также целый ряд других возможных причин.

Детонацию двигателя принято условно разделять на допустимую и критическую. Под допустимой детонацией следует понимать кратковременное (иногда малозаметное) явление. Критическая детонация может проявляться постоянно, только при увеличении нагрузок на мотор, на холостом ходу, а также во время работы ДВС в различных режимах.

В списке основных причин появления детонации отмечены:

нарушения условий эксплуатации мотора;
использование бензина с отличным от рекомендуемого октановым числом;
особенности конструкции силового агрегата;

Эксплуатация двигателя

Детонацию можно услышать на полностью исправном моторе во время эксплуатации агрегата под нагрузкой. Смесь в цилиндрах обычно детонирует на затяжном подъеме при движении с такой скоростью, которая не соответствует выбранной передаче.

Другими словами, детонация двигателя отчетливо заметна в том случае, когда водитель пытается заехать на подъем с низкой скоростью без переключения на пониженную передачу и давит на газ. Обороты коленвала в этот момент низкие, двигатель «не тянет», то есть не набирает мощность и не разгоняет автомобиль. К общему звуку работы мотора в этом случае добавляется звонкий металлический детонационный стук, похожий на стук поршневых пальцев. Такой звук становится результатом ударов взрывной волны, которая с высокой частотой бьет по стенкам камеры сгорания.

Также необходимо отметить, что склонность к детонации топливно-воздушной смеси напрямую зависит от исправной работы систем зажигания и охлаждения. Смесь может детонировать в цилиндрах при наличии следующих факторов:

раннее зажигание;
перегрев двигателя;
обильный нагар в камере сгорания;
сильная закоксовка двигателя, в результате чего увеличилась степень сжатия;

Зажигание часто делают ранним для улучшенного отклика двигателя на нажатие педали газа, особенно на низких оборотах. Раннее зажигание заставляет смесь воспламеняться до наступления момента, когда поршень подходит к ВМТ. Так как поршень еще только осуществляет движение в верхнюю мертвую точку, раннее воспламенение смеси означает противодействие его движению. Дополнительным негативным явлением при таком зажигании выступает перегрев.

Скопление нагара в камере сгорания приводит к уменьшению объема самой камеры и повышению степени сжатия. Вторым по значимости фактором, влияющим на детонацию, является значительное повышение температуры в камере сгорания при наличии отложений. В отдельных случаях нагар может буквально тлеть, заставляя смесь в цилиндрах воспламеняться неконтролируемо. Получается, детонация при определенных условиях провоцирует появление калильного зажигания, которое также является аномальным самопроизвольным воспламенением смеси.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое калильное зажигание. Из этой статьи вы узнаете о причинах появления данной неисправности, а также о последствиях воздействия КЗ на мотор и его эксплуатацонный ресурс.

Дополнительно необходимо учесть тот факт, что детонация двигателя может возникнуть в результате установки свечей зажигания с неподходящим для данного типа двигателя калильным числом. Отдельно на детонацию может повлиять внесение различных изменений в топливную аппаратуру, а также «чиповка» ЭБУ и другие манипуляции, влияющие на смесеобразование в целях экономии топлива. Условно называемая тюнерами «экономичная прошивка» означает, что в блок управления двигателем вносится ряд корректив, затрагивающих топливные карты. Результатом становится обедненная смесь на разных режимах работы ДВС, снижаются динамические характеристики автомобиля.

Во время работы ЭБУ двигателя на заводских настройках смесь рассчитана на «мягкое» воспламенение, благодаря чему температура внутри камеры сгорания остается в заданных рамках. При серьезных нагрузках в двигателе после прошивки зачастую возникает детонация на слишком «бедной» смеси. Обедненная смесь приводит к перегреву деталей. Указанный перегрев при последующем впрыске топлива может вызвать самопроизвольное воспламенение топливного заряда.

Октановое число бензина

Одной из наиболее распространенных причин детонации двигателя является использование бензина с низким октановым числом, которое не рекомендовано для данного типа ДВС. Добавим, что указанный параметр не так важен для дизельного двигателя, так как основной характеристикой дизтоплива выступает цетановое число.

Дело в том, что солярка изначально более устойчива к детонации. В дизеле воспламенение происходит в результате сжатия и нагрева от такого сжатия топливной смеси. По этой причине дизельные двигатели конструктивно имеют более высокую степень сжатия.

Бензин имеет заметно меньшую стойкость к детонации сравнительно с дизтопливом. Октановое число является той характеристикой, которая отражает детонационную стойкость бензина. В бензиновом моторе степень сжатия ниже, топливно-воздушная смесь загорается от искры. Чем выше оказывается октановое число, тем большее сжатие смеси допускается без риска детонации.

Получается, заправка 92-м бензином автомобиля, двигатель которого имеет высокую степень сжатия и допускается использование горючего с октановым числом только 95 и выше, приведет к появлению детонации во время работы мотора под нагрузкой.

Необходимо отдельно учитывать, что детонация может проявляться даже в случае заправки топливом с необходимым октановым числом. В этой ситуации дело может быть в низком качестве горючего, так как на АЗС часто используют различные способы для искусственного повышения октанового числа. Среди таковых особо отмечают добавку в бензин жидкого газа (пропан, метан). Указанные газы являются летучими, то есть испаряются через небольшой промежуток времени. В итоге топливный бак быстро оказывается заполненным бензином с низким октановым числом, хотя изначально заправляемое топливо соответствовало рекомендуемому для данного типа ДВС.

Особенности конструкции ДВС

Детонация может возникать в двигателе благодаря целому ряду конструктивных особенностей силового агрегата. В списке основных решений отдельно выделяются:

Высокофорсированные бензиновые атмо и турбодвигатели имеют более высокую степень сжатия сравнительно со штатными атмосферными аналогами, вследствие чего демонстрируют повышенную предрасположенность к детонации. Такие ДВС предполагают эксплуатацию исключительно на качественном бензине с высоким октановым числом.

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.

Рекомендуем 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.

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:

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 двигателя и возможные последствия

Как уже было сказано выше, от разрушительных нагрузок в результате постоянной детонации быстро выходит из строя кривошипно-шатунный механизм, ГБЦ, другие в большей или меньшей степени нагруженные элементы и узлы двигателя. Ударная волна от взрыва детонирующего топливного заряда с высокой скоростью ударяет по стенкам цилиндров, разрушает масляную защитную пленку на трущихся парах.

Также детонация вызывает нарушение процесса теплоотдачи от раскаленных газов, которые перегревают цилиндры. Возникающий локальный или общий перегрев двигателя уничтожает кромку поршня, которая попросту выкрашивается или плавится под воздействием запредельно высоких температур. Рост температуры вызывает прогар прокладки головки блока, разрушение стенок цилиндров, прогар клапанов ГРМ, быстро приходят в негодность свечи зажигания и т.д. Закономерным итогом становится то, что ударные и термические нагрузки, возникающие при детонации, значительно повышают общий износ двигателя и сокращают его моторесурс.

Детонация — Википедия

Детона́ция (от фр. détoner — «взрываться» и лат. detonare — «греметь»^[1]) — режим горения, при котором по веществу распространяется ударная волна, инициирующая химические реакции горения, в свою очередь, поддерживающие движение ударной волны за счёт выделяющегося в экзотермических реакциях тепла. Комплекс, состоящий из ударной волны и зоны экзотермических химических реакций за ней, распространяется по веществу со сверхзвуковой скоростью и называется детонационной волной^[1]. Фронт детонационной волны — это поверхность гидродинамического нормального разрыва.

Скорость распространения фронта детонационной волны относительно исходного неподвижного вещества называется скоростью детонации. Скорость детонации зависит только от состава и состояния детонирующего вещества и может достигать нескольких километров в секунду как в газах, так и в конденсированных системах (жидких или твёрдых взрывчатых веществах). Скорость детонации значительно превышает скорость медленного горения, которая всегда существенно меньше скорости звука в веществе и не превышает нескольких метров в секунду.

Многие вещества способны как к медленному (дефлаграционноному) горению, так и к детонации. В таких веществах для распространения детонации её необходимо инициировать внешним воздействием (механическим или тепловым). В определённых условиях медленное горение может самопроизвольно переходить в детонацию.

Детонацию, как физико-химическое явление, не следует отождествлять со взрывом. Взрыв — это процесс, в котором за короткое время в ограниченном объёме выделяется большое количество энергии и образуются газообразные продукты взрыва, способные совершить значительную механическую работу или вызвать разрушения в месте взрыва. Взрыв может иметь место и при воспламенении и быстром сгорании газовых смесей или взрывчатых веществ в ограниченном пространстве, хотя при этом детонационная волна не образуется. Так, быстрое (взрывное) сгорание пороха в стволе артиллерийского орудия в процессе выстрела не является детонацией.

Стук, возникающий в двигателях внутреннего сгорания, также называют детонацией (англ. knock), однако это не детонация в строгом смысле этого слова. Стук вызывается преждевременным самовоспламенением топливовоздушной смеси с последующим быстрым её сгоранием в режиме взрывного горения, но без образования ударных волн. Детонационные волны в работающем двигателе (англ. superknock)^[2] возникают крайне редко и только при нарушении условий эксплуатации, например из-за нештатного низкооктанового топлива. При этом двигатель очень быстро выходит из строя из-за разрушения конструкционных элементов ударными волнами.

Вероятно, впервые термин «детонация» был введён в научный обиход Лавуазье в «Трактате по элементарной химии» (фр. Traité élémentaire de chimie), опубликованном в Париже в 1789 году^[3]. Во второй половине XIX века были синтезированы вторичные взрывчатые вещества, в основе действия которых лежит явление детонации. Однако из-за большой скорости детонационной волны и разрушительного действия взрыва научное изучение детонации оказалось чрезвычайно затруднено и началось с публикаций исследований явления детонации газовых смесей в трубах в 1881 году французскими химиками Малляром и Ле Шателье и независимо от них Бертло и Вьелем^[4]. В 1890 году русский учёный В. А. Михельсон, опираясь на работы Гюгонио по ударным волнам, вывел уравнения для распространения детонационной волны и получил выражение для скорости детонации^[5]. Дальнейшее развитие теории было выполнено Чепменом в 1899 году^[6] и Жуге в 1905 году^[7]. В теории Чепмена—Жуге, названной гидродинамической теорией детонации, детонационная волна рассматривалась как поверхность разрыва, а условие для определения скорости детонации, названное их именами (условие Чепмена—Жуге^[en]), было введено как постулат.

В 1940-е годы Я. Б. Зельдович разработал теорию детонации, в которой учитывается конечное время протекания химической реакции вслед за нагревом вещества ударной волной. В этой модели условие Чепмена—Жуге получило ясный физический смысл как правило отбора скорости детонации^[8], а сама модель была названа моделью ZND^[en] — по именам Зельдовича, Неймана и Дёринга, так как независимо от него к схожим результатам пришли фон Нейман^[9] в США и Дёринг^[10] в Германии.

Модели Чепмена—Жуге и ZND позволили существенно продвинуться в понимании явления детонации, однако они по необходимости были одномерными и упрощёнными. С ростом возможностей экспериментального исследования детонации в 1926 году английскими исследователями Кэмпбеллом и Вудхедом был открыт эффект спирального продвижения фронта детонации по газовой смеси^[11]. Это явление получило название «спиновой детонации» и впоследствии было обнаружено и в конденсированных системах^[12].

В 1959 году сотрудники ИХФ АН СССР Ю. Н. Денисов и Я. К. Трошин открыли явление ячеистой структуры и пульсирующих режимов распространения детонационной волны^[13]^[14].

Детонация может возникать в газах, жидкостях, конденсированных веществах и гетерогенных средах. При прохождении фронта ударной волны вещество нагревается. Если ударная волна достаточно сильная, то температура за фронтом ударной волны может превысить температуру самовоспламенения вещества, и в веществе начинаются химические реакции горения. В ходе химических реакций выделяется энергия, подпитывающая ударную волну. Такое взаимодействие газодинамических и физико-химических факторов приводит к образованию комплекса из ударной волны и следующей за ней зоны химических реакций, называемого детонационной волной. Механизм превращения энергии в детонационной волне отличается от механизма в волне медленного горения (дефлаграции), движущейся с дозвуковой скоростью, в которой передача энергии в исходную смесь осуществляется в основном теплопроводностью^[15].

Гидродинамическая теория детонации[править | править код]

Структура одномерной детонационной волны в газе (B) и конденсированных средах (C).

Если характерные размеры системы заметно превышают толщину детонационной волны, то её можно считать поверхностью нормального разрыва между исходными компонентами и продуктами детонации. В этом случае законы сохранения массы, импульса и энергии по обеим сторонам разрыва в системе координат, где фронт волны неподвижен, выражаются следующими соотношениями:

ρ0D=ρ(D−u){\displaystyle \rho _{0}D=\rho (D-u)} — сохранение массы,
P0+ρ0D2=P+ρ(D−u)2{\displaystyle P_{0}+\rho _{0}D^{2}=P+\rho (D-u)^{2}} — сохранение импульса,
P0D+ρ0D(e0+D2/2)=P(D−u)+ρ(D−u)(e+(D−u)2/2){\displaystyle P_{0}D+\rho _{0}D(e_{0}+D^{2}/2)=P(D-u)+\rho (D-u)(e+(D-u)^{2}/2)} — сохранение энергии.

Здесь D — скорость детонационной волны, (D — u) — скорость продуктов относительно детонационной волны, P — давление, ρ — плотность, e — удельная внутренняя энергия. Индексом 0 обозначены величины, относящиеся к исходному веществу. Исключая из этих уравнений u, имеем:

P−P0=(ρ0D)2(V0−V){\displaystyle P-P_{0}=(\rho _{0}D)^{2}(V_{0}-V)},
e−e0=12(P+P0)(V0−V){\displaystyle e-e_{0}={\frac {1}{2}}(P+P_{0})(V_{0}-V)}^[16].

Первое соотношение выражает линейную зависимость между давлением P и удельным объёмом V=1/ρ и называется прямой Михельсона (в зарубежной литературе — прямой Рэлея). Второе соотношение называется детонационной адиабатой или кривой Гюгонио (в зарубежной литературе также — Рэнкина—Гюгонио). Если известно уравнение состояния вещества, то внутренняя энергия может быть выражена через давление и объём, и кривая Гюгонио может быть также представлена как линия в координатах P и V^[17].

Модель Чепмена—Жуге[править | править код]

Система двух уравнений (для прямой Михельсона и кривой Гюгонио) содержит три неизвестных (D, P и V), поэтому для определения скорости детонации D требуется дополнительное уравнение, которое невозможно получить только из термодинамических соображений. Поскольку детонационная волна устойчива, звуковые возмущения в продуктах не могут догонять фронт детонационной волны, иначе он будет разрушаться. Таким образом, скорость звука в продуктах детонации не может превышать скорость течения за фронтом детонационной волны.

На плоскости P, V прямая Михельсона и кривая Гюгонио могут пересекаться не более чем в двух точках. Чепмен и Жуге предположили, что скорость детонации определяется по условию касания прямой Михельсона и кривой Гюгонио для полностью прореагировавших продуктов (детонационной адиабаты). В этом случае прямая Михельсона является касательной к детонационной адиабате, и эти линии пересекаются ровно в одной точке, названной точкой Чепмена-Жуге (CJ). Это условие соответствует минимальному наклону прямой Михельсона и физически означает, что детонационная волна распространяется с минимально возможной скоростью, и скорость течения за фронтом детонационной волны в точности равна скорости звука в продуктах детонации^[18].

Модель Зельдовича, Неймана и Дёринга (ZND)[править | править код]

Модель Чепмена-Жуге позволяет описать распространение детонационной волны как гидродинамического разрыва, но не даёт ответов на вопросы, связанные со структурой зоны химических реакций. Эти вопросы стали особенно актуальными в конце 1930-х годов в связи с быстрым развитием военной техники, боеприпасов и взрывчатых веществ. Независимо друг от друга Я. Б. Зельдович в СССР, Джон фон Нейман в США и Вернер Дёринг в Германии создали модель, названную впоследствии по их именам моделью ZND. Аналогичные результаты были получены и в кандидатской диссертации А. А. Гриба, выполненной в 1940 году в Томске^[19].

В этой модели считается, что при распространении детонации вещество сначала нагревается при прохождении фронта ударной волны, а химические реакции начинаются в веществе спустя некоторое время, равное задержке самовоспламенения. В ходе химических реакций выделяется тепло, которое приводит к дополнительному расширению продуктов и увеличению скорости их движения. Таким образом, зона химических реакций выступает в роли своего рода поршня, толкающего ведущую ударную волну и обеспечивающего её устойчивость^[20].

На диаграмме P, V эта модель условно отображается в виде процесса, первой стадией которого будет скачок по адиабате Гюгонио для исходного вещества в точку с максимальным давлением, с последующим постепенным спуском по прямой Михельсона до её касания с адиабатой Гюгонио для прореагировавшего вещества, то есть до точки Чепмена-Жуге^[21]. В этой теории правило отбора скорости детонации и гипотеза Чепмена-Жуге получают своё физическое обоснование. Все состояния выше точки Чепмена-Жуге оказываются неустойчивыми, так как в них скорость звука в продуктах превышает скорость течения за фронтом детонационной волны. В состояния ниже точки Чепмена-Жуге попасть невозможно, так как скачок давления на фронте ударной волны всегда больше конечной разности давлений между продуктами детонации и исходным веществом^[22].

Однако такие режимы могут наблюдаться в эксперименте при искусственном ускорении детонационной волны, и они называются соответственно пересжатой или недосжатой детонацией^[23].

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^[24].

Детонационное горение является наиболее термодинамически выгодным способом сжигания топлива и преобразования химической энергии топлива в полезную работу^[25]. Поэтому детонация может применяться в рабочем процессе в камерах сгорания перспективных энергетических установок, таких как импульсный детонационный двигатель^[26]^[27].

Явление детонации лежит в основе действия взрывчатых веществ, широко применяемых как в военном деле, так и в гражданской хозяйственной деятельности при производстве взрывных работ^[28].

↑ ¹ ² БЭС, Детонация..
↑ Wang Z., Liu H., Song T., Qi Y., He X., Shuai S., Wang J. Relationship between super-knock and pre-ignition // International Journal of Engine Research. — 2014. — Vol. 16. — P. 166-180. — ISSN 1468-0874. — doi:10.1177/1468087414530388.
↑ Долгобородов А. Ю. К истории «открытия» явления детонации // Горение и взрыв № 6. — 2013. — С. 329—332.
↑ Щёлкин, Трошин, Газодинамика горения, 1963, с. 13.
↑ Хитрин, Физика горения и взрыва, 1957, с. 262.
↑ Chapman D. L. On the rate of explosion in gases // Philosophical Magazine. — 1899. — С. 90—104.
↑ Jouguet Е. Sur la propagation des réactions chimiques dans les gaz // Journal des Mathématiques Pures et Appliquées. — 1905. — С. 347—425.
↑ Зельдович Я. Б. К теории распространения детонации в газообразных системах // Журнал экспериментальной и теоретической физики. — 1940. — Т. 10, вып. 5. — С. 542—568.
↑ von Neumann, J. (англ.)русск.. John von Neumann: Collected Works, 1903-1957 (англ.) / Taub, A. H.. — New York: Pergamon Press (англ.)русск., 1963. — Vol. 6. — ISBN 978-0-08-009566-0.
↑ Döring, W. Über Detonationsvorgang in Gasen (нем.) // Annalen der Physik. — 1943. — Bd. 43, Nr. 6—7. — S. 421—436. — ISSN 0003-4916. — doi:10.1002/andp.19434350605.
↑ Щёлкин, Трошин, Газодинамика горения, 1963, с. 44.
↑ Дрёмин и др., Детонационные волны в конденсированных средах, 1970, с. 69.
↑ Денисов Ю. Н., Трошин Я. К. Пульсирующая и спиновая детонация газовых смесей в трубах // Доклады АН СССР. — 1959. — Т. 125, № 1. — С. 110—113.
↑ Денисов Ю. Н., Трошин Я. К. Механизм детонационного сгорания // Прикладная механика и техническая физика. — 1960. — Т. 1, № 1. — С. 21—35.
↑ Ландау, Лифшиц. Т. 6. Гидродинамика, 2001, § 129. Детонация, с. 668.
↑ Зельдович, Компанеец, Теория детонации, 1955, с. 10.
↑ Зельдович, Компанеец, Теория детонации, 1955, с. 11.
↑ Зельдович, Компанеец, Теория детонации, 1955, с. 71.
↑ Baudun G. La détonation: chronologie des travaux de modélisation dans les explosifs condensés (неопр.) (недоступная ссылка). Sixièmes journées scientifiques Paul Vieille, ENSTA, Paris 7-8 octobre 2009 27 (2009). Дата обращения 22 апреля 2015. Архивировано 6 марта 2016 года.
↑ Зельдович, Компанеец, Теория детонации, 1955, с. 64.
↑ Зельдович, Компанеец, Теория детонации, 1955, с. 69.
↑ Зельдович, Компанеец, Теория детонации, 1955, с. 75.
↑ Зельдович, Компанеец, Теория детонации, 1955, с. 74.
↑ Октановое число — статья из энциклопедии «Кругосвет»
↑ Фролов С. М. Наука о горении и проблемы современной энергетики // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева). — 2008. — Т. LII, № 6. — С. 129—134.
↑ Kailasanath, K. Review of Propulsion Applications of Detonation Waves (англ.) // AIAA Journal (англ.)русск. : journal. — 2000. — Vol. 39, no. 9. — P. 1698—1708. — doi:10.2514/2.1156. — Bibcode: 2000AIAAJ..38.1698K.
↑ Norris, G. Pulse Power: Pulse Detonation Engine-powered Flight Demonstration Marks Milestone in Mojave (англ.) // Aviation Week & Space Technology (англ.)русск. : magazine. — 2008. — Vol. 168, no. 7. — P. 60.
↑ Взрывчатые вещества — статья из энциклопедии «Кругосвет»

Детонация // Большой Энциклопедический словарь (рус.). — 2000. // Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров. — 1-е изд. — М. : Большая российская энциклопедия, 1991. — ISBN 5-85270-160-2.
Зельдович Я. Б., Компанеец А. С. Теория детонации. — М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1955. — 268 с.
Хитрин Л. Н. Глава IV. Процесс распространения пламени. Детонация // Физика горения и взрыва. — М.: Издательство Московского университета, 1957. — С. 255—314. — 452 с. — 20 000 экз.
Щёлкин К. И., Трошин Я. К. Газодинамика горения. — М.: Издательство Академии наук СССР, 1963. — 254 с.
Дрёмин А. Н., Савров С. Д., Трофимов В. С., Шведов К. К. Детонационные волны в конденсированных средах. — М.: Наука, 1970. — 164 с.
Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. § 129. Детонация // Гидродинамика. — Издание 5-е, стереотипное. — М.: Физматлит, 2001. — С. 668. — 736 с. — («Теоретическая физика», том VI). — ISBN 5-9221-0121-8.
Dremin A. N. Toward Detonation Theory. — New York: Springer, 1999. — 156 p. — ISBN 978-1-4612-0563-0. — doi:10.1007/978-1-4612-0563-0.

что это такое, причины возникновения и последствия

В обычных условиях сгорание топливно-воздушной смеси происходит в двигателе в спокойном режиме – пламя распространяется со скоростью около 20-50 м/с, давление в цилиндре нарастает равномерно, без выраженных скачков. Однако, когда автомобиль работает в условиях повышенной нагрузки, например, при подъеме в гору, при резком нажатии на педаль акселератора, горение в цилиндрах может приобретать совершенно другой характер. В двигатель подается большее количество горючей смеси, давление многократно возрастает, и топливо, смешанное с воздухом, воспламеняется самопроизвольно. Такой процесс похож своими физическими характеристиками на миниатюрный взрыв и называется детонацией.

Что такое детонация

Нормальное сгорание топливо-воздушной смеси.

Под воздействием критически высокого давления и экстремальных температур, которые возникают при увеличении объема попадающей в цилиндры топливно-воздушной смеси, из несгоревших ее остатков образуются такие вещества, как спирты, альдегиды и т.д. При продолжающемся давлении такие соединения достигают своих критических состояний и вступают в окислительные реакции, приводящие к самовозгоранию смеси, сопровождающемуся подобием взрыва и высвобождением большого объема энергии. В зоне образования такого взрыва температура достигает предельных значений, а образующаяся взрывная волна распространяется со скоростью достигающей 2300 м/с. Этот разрушительный процесс и называют детонацией.

Ударяясь о стенки цилиндров, волна вызывает характерные металлические звуки — детонационные стуки которые бывалые автомобилисты определяют как «звенящие пальцы». Однако это определение неправильное – стучат не поршневые пальцы, а именно внутренние поверхности цилиндров.

В нормальных условиях воспламенение рабочей смеси происходит, когда поршень находится в в своей верхней точке – то есть когда давление в цилиндре максимально. Детонация же возникает тогда, когда поршень еще проходит такт сжатия. В результате давление резко повышается и давит на поверхность поршня, оказывая тем самым противодействие его движению вверх. Это приводит к повышенным нагрузкам на всю поршневую группу и, как следствие, ее преждевременному выходу из строя.

Причины возникновения детонации в двигателе

Сгорание топливо-воздушной смеси с детонацией.

Детонация двигателя может появляться вследствие действия различных факторов, которые объединяет общий признак – стремительное окисление и сокращение времени задержки самовозгорания той части ТВС, которая не сгорела в нормальных условиях. К основным факторам возникновения детонации в цилиндрах относятся следующие:

Соотношение бензина и воздуха в горючей смеси. При работе на смеси с недостатком бензина или избытком воздуха в цилиндрах под воздействием температуры и давления образуются очаги интенсивного окисления, которые и приводят к самовоспламенению топлива.
Большая величина угла опережения зажигания. Данная характеристика показывает, в какой момент сжатия ТВС подается искра, и чем позже это происходит, тем более высокое давление успевает создаться в цилиндрах. А именно это и приводит к детонации.
Неправильный выбор свечей. Каждый тип свечей зажигания обладает индивидуальными тепловыми характеристиками, которые должны соответствовать модели двигателя, установленного на автомобиль.
Октановое число используемого цилиндра. Чем меньше октановое число, тем выше вероятность взрывного самовоспламенения топливно-воздушной смеси. Это обусловлено тем, что при снижении данной характеристики возрастает химическая, прежде всего окислительная, активность топлива. Поэтому очень важно соблюдать рекомендации автопроизводителя и выбирать рекомендованную им марку бензина.
Степень сжатия. Данная характеристика понимается как отношение объема камеры сгорания к общему объему цилиндра. Чем выше степень сжатия, тем выше значения образуемого давления и температуры. А эти условия, как уже отмечено выше, являются основными провокаторами детонации. Чтобы нивелировать высокую степень сжатия, следует использовать высокооктановое топливо.
Особенности и дефекты двигателя. Детонацию могут провоцировать:
- недостаточное охлаждение несгоревшей часто горючей смеси, остающейся в цилиндрах;
- неэффективная конструкция камеры сгорания, приводящая к задержкам догорания топлива;
- проблематичное отведение тепла от головки поршня к телу цилиндра, вызванное неправильной формой поверхности поршня;
- цилиндры чрезмерно большого диаметра – это приводит к ухудшению отвода тепла, увеличению числа участков, удаленных от свечи, где и формируются детонационные очаги.

Зачем нужен датчик детонации

Как выглядит датчик детонации.

В конструкции многих двигателей на блоке цилиндров имеется такой модуль, как датчик детонации. Его основная задача заключается в отслеживании процесса сгорания ТВС в цилиндре и автоматическом изменении параметров зажигания и качества горючей смеси. Принцип действия датчика основан на акселерометрии – он трансформирует энергию колебаний блока цилиндров в электрические импульсы, которые в виде сигналов посылаются в блок управления мотором. Здесь сигналы расшифровываются, и электроника вносит коррективы в величину угла опережения зажигания и соотношение бензина и воздуха в рабочей смеси.

Конструкционно датчик детонации представляет собой пьезоэлектрический элемент, размещенный в защитном корпусе. При возникновении детонации на краях данного элемента образуется напряжение. И чем выше амплитуда и частота механических колебаний блока цилиндров, тем больше становится величина данного напряжения.

Однако возможности роста напряжения принудительно ограничены на уровне определенного критического значения. При его превышении в блок управления двигателем отправляется соответствующая команда, которая уменьшает угол опережения зажигания и/или изменяет соотношение бензина и воздуха в ТВС. При отключении датчика от двигателя, но сохранении связи с блоком управления, электронная система начинает работать в режиме «все в порядке», не реагируя на возникающую детонацию. Поэтому исправность указанного датчика имеет большое значение для сохранения работоспособности двигателя и предотвращения его преждевременного износа.

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.

Видео на тему

Детонация двигателя что это? Причины детонации и профилактика

Главная » Новости » Что такое детонация двигателя и каковы причины ее возникновения

Для автолюбителей детонация в двигателе может привести к очень неприятным последствиям, например, к преждевременному износу важных составных элементов, например, детали цилиндро-поршневой группы, а также прокладки головки цилиндрического блока и других составляющих внутренностей, прячущихся под капотом. Именно поэтому лучше узнать какие причины детонации двигателя могут привести к быстрому износу и вынудят хозяина авто вести свою четырехколесную любимицу в автосервис.

Рассказываем, что такое детонация в двигателе, как ее избежать и какую заботу нужно проявлять к мотору, чтобы превентивно избежать растрат на новые комплектующие и держать имущество в рабочем состоянии весь эксплуатационный период.

Детонация что это такое?

При определенных обстоятельствах топливовоздушное вещество может воспламеняться гораздо раньше, чем свечи возгорания искру. Это приводит к тому, что бензин сгорает гораздо быстрее, чем при правильной работе. Такая быстрота в сжигании масла связана с возгоранием всего объема одновременно, а не поэтапно как от свечей. Причины детонации двигателя кроются и в том, что возгорание стартует раньше, чем коленчатый вал успеет встать на правильный расчётный угол и продолжает свое движение к верхней мертвой точке. Образованные газообразные вещества быстро расширяются, а поршень начинает их сжимать. Результатом будет давление, которое появляется в камере, не соответствует нормальным эксплуатационным значениям. Кроме того, образованная небольшая ударная волна появляется от крохотного взрыва наносит ущерб стенкам цилиндра, а заодно и днищу поршневого механизма. Это сопровождается непривычными звуками, которые неопытные гонщики обычно принимают за легкий стук или приемлемый гул от движка.

Каковы причины детонации двигателя?

Небольшие взрывы могут сопровождать движок у всего транспорта не только старого повидавшего длительные пробеги, но и совершенно новенькие модели могут страдать от детонирования. Отличие, что на современных моделях устанавливают диджитализированные датчики, способные вовремя предупредить владельца о надвигающейся опасности, но такое чудо инновации встречается только на инжекторных силовых моторах. Плюсы этого прибора — он передаёт сигнал бортовому компьютеру информацию о состоянии внутренностей капота, чтобы регулировать работу внутренних механизмов. Движки нового поколения действуют при высоких условиях сжатия, это значительно увеличивает риск поломки, и вызывает причины детонации двигателя.

Не редкость, когда маячок предупреждающий о неисправности не корректно работает, и узнать о происшествии можно лишь постфактум в салоне автомастерской.

Теперь выясним то, какие наиболее популярные причины детонации двигателя приводят к скорому изнашиванию деталей.

Неподходящее топливо или его низкое качество.
Упреждение свечей зажигания избыточно большое.
Износ воздушно топливной смеси.
Загрязнение стенок цилиндрического блока нагаром.
Свечки не подходят под требования системы, низкокачественные или банально не подходят по характеристикам.
Мотор перегревается из-за поломки охладительного комплекса.

Теперь перейдем к рассмотрению пунктов детальнее. Чтобы выяснить каковы причины детонации двигателя.

Не то октановое число или плохое качество горючего

Причины детонации двигателя случаются из-за попадания в моторный отсек, бензина с охлаждающей жидкостью, которое не подходит, из-за этого мини-взрывы будут неизбежны событием. Те, кто производит автомобиль, рассчитывают степень сжатия для определенного вида бензина, поэтому если использовать горючее не с тем октановым номером и к тому же пытаться покормить свой автомобиль низкокачественным горючим.

Настройка зажигания произведена некорректно

Чтобы повысить производительность и ускорить своего четырехколесного друга, знатоки меняют стандартную настройку всего механизма запаливания. Но они забывают, что, когда угол опережения увеличенный, то искра будет подаваться скорее, и сжигание горючего наступит в тот момент, когда оно еще не полностью смешалось с воздушной смесью.

Свечи запаливания не правильно работают

Причины детонации двигателя могут проявляться не в тех зажигательных свечах, которые подходят для этой модели. Проблема заключается в том, что инженер мотора не рассчитывал, что на его изобретение будут ставить зажигательные приборы низкого качества или просто несовместимые по параметрам с деталью. Из-за этого искра генерируется не в тот момент в который требуется это и является отправной точкой для возгорания топливовоздушной смеси.

Износ топливовоздушного компонента

Чтобы сэкономить, многие авто любители намеренно лишают топливовоздушную смесь полезных микроэлементов. Так как в конечном продукте отсутствует нужная концентрация паров, искра физически не может воспламенить обеднелое вещество. А при следующем зажигании наоборот, пары превышают допустимую норму. Чересчур богатый состав на микроэлементы наоборот может начать воспламеняться раньше, чем начнется сжатие цилиндра.

Нагарная грязь на внутренней поверхности цилиндрической емкости

Не редко внутренняя гигиена внутренностей капота, а именно моторного отсека, может повлиять на его неприятное разрушение. Причины детонации двигателя случаются из-за того, что на стенках камеры сгорания, образуется большое количество нагара, из-за сильного нагревания налет на поверхности превращается в фитиль, зажигания, которого приведёт к небольшому взрыву топливовоздушного вещества. А еще он увеличивает сжатие, что в совокупности с неправильным октановым значением воспламенит горючее из-за повышенного температурного сжатия.

Охладительный комплекс работает некорректно

Причины детонации двигателя проявляются и в плохой работе охладительной системы. Эта неполадка проявляет себя, когда происходит разгон моторчика. При сильной нагрузке движок перегревается, а отсек сгорания накаляется как следствие — горючее воспламеняется

Что часто путают с детонацией?

В автомобильной инженерии существует такой термин как «калильное зажигание». Автомобилисты заблуждаются из-за того, что при калильной ситуации ДВС еще работает и в тех условиях, когда зажигание находится в выключенном состоянии. Но это совсем не проблема, о которой говорится в данной статье, это всего лишь топливовоздушная смесь, которая возгорается из-за нагретого мотора, но это не причины детонации двигателя.

Дизелинг — тоже проблема, которую воспринимают за детонирование, но на самом деле нет. Это явление сопровождается недолгой работой мотора, даже когда уже выключено зажигание и использование масла несоответствующего детонационной характеристике. Это в свою очередь приводит к тому, что состав самовозгорается.

Причины детонации двигателя видео

Методы профилактики

Причины детонации двигателя были выяснены, теперь узнаем о том, как относиться в составляющим машины, чтобы она служила долго. Ультимативное решение — это избавиться от первопричин.

Сейчас расскажем, как их найти, какие нюансы учитывать при уходе за имуществом. Поговорим о распространенных методах борьбы с детонацией.

Использование горючего считаясь с параметрами, предложенными компанией производителем. В большинстве ситуаций это касается октанового числа, не рекомендуется использовать его с заниженными характеристиками. Стоит пользоваться услугами проверенных автозаправок с качественным бензином. На непроверенных заправках производители могут замешивать в состав топлива пропан или другой газ низкого качества. И хотя это повышает октановые значения, но совсем ненадолго, потенциально это больше навредит, хотя и поможет сэкономить денег.

Другой профилактический метод — это установить механизм позднего зажигания. Статистические данные указывают на то, что причины детонации двигателя кроются в свечах зажигания.
Еще одним профилактическим методом будет выполнение раскоксовки. Суть заключается в том, чтобы почистить движок от нагара и грязи. Это легко сделать самому, в гараже используя средства для раскоксовки моторного отсека.
Сделать небольшую ревизию и проверить охладительную систему. Уделите внимание радиатору, фильтрам и мелким патрубкам. Не стоит забывать про антифриз, ведь его свойства постепенно тоже деградируют, поэтому необходимо вовремя его поменять.
У дизельных движков нужно скорректировать угол впрыска масла.
Относиться добросовестно к своему транспортному средству и не подвергать его критическим условиям. Например, не стоит менять рычаг коробки передач на большие скорости, когда езда медленная.
Другой превентивной мерой будет забота о внутренностях капота. Рекомендуется часто проверять движки и следить за его сохранностью, менять масло и предотвращать перегрев. Профессиональные автолюбители рекомендуют хитрый прием. Его суть в том, чтобы дать поработать моторчику на повышенных оборотах и на средней передаче. В результате движок очистится от грязи и мелкой мишуры, которая препятствует нормальной работе.
Причины детонации двигателя часто связаны с горячим перегретым мотором. И чаще всего это происходит на двигателе, который работает на малых мощностях. Эксплуатируйте его на средних оборотах это значительно поможет сохранить срок его изнашивания.
Датчик — это тоже важный элемент, который помогает избежать дальнейших проблем и вовремя предотвратить опасность поломки детали. Но как проверить исправность самого прибора? Первый метод с помощью популярного мультиметра, его используют в элеткронике, подойдет даже старый, советский. Нужно поставить его в режим работы измерения сопротивления электричеству. Затем — убрать фишку от датчика измерения риска воспламенения, а вместо нее подсоединить антенны от мультиметра. Теперь на дисплее прибора видны цифры сопротивления. Спустя несколько секунд эти значения возвращаются в привычное состояние. Если ничего такого не происходит, измеритель сломан и требует замены или починки.
Другой метод легче в реализации. Для него стоит включить мотор, а его обороты держать на уровне 2000 в минуту. Затем следует открыть капот и, используя молоток, слегка ударить место крепления датчика для измерения уровня детонирования. Прибор, у которого все хорошо, и он работает правильно, будет воспринимать эту атаку, как мини взрыв и немедленно оповестит электронный блок управления. А если нет, тогда он неисправен и его следует менять. При монтировке нового измерителя обращайте особое внимание на контакт между ним и системой управления, он должен быть крепким и надежным, а иначе его работа будет некорректной. Эти хитрые приемы помогу сохранить транспортное средство в рабочем состоянии и подарить еще много тысяч пробега в будущем.

Одно из решений проблемы детонации на карбюраторном автомобиле видео

Хороших дорог!

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Что такое детонация двигателя, датчик детонации ДВС, принцип

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

Содержание статьи:

Что такое детонация двигателя.
Датчик детонации ДВС.
Причины возникновения детонации.
Как защитить ДВС от детонации.
Как устранить детонацию.
Последствия детонации.

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.

Датчик детонации ДВС

В современных машинах установлены датчики детонации ДВС, которые имеют возможность контролировать и управлять уровнем опасности, возникающим вследствие беспорядочного самовоспламенения топливно-воздушной смеси.

Принцип работы датчика детонации основан на том, что он фиксирует колебания цилиндров и передает электрический импульс электронному блоку управления (ЭБУ). Дальнейший контроль по предотвращению детонации двигателя берет на себя ЭБУ. Исходя из полученных электрических импульсов, он знает, надо объединить смесь или обогатить, и, следит за углом опережения зажигания. Благодаря датчику детонации ДВС работает экономично при максимальной мощности.

Причины возникновения детонации

Ресурс двигателей зависит от правильной эксплуатации. А правильность эксплуатации — это, значит, что при малейших появлениях неполадок, шумов, расхода, ненормальной вибрации сразу принимать меры по их устранению.

Причин детонации ДВС много:

Плохой бензин или дизтопливо (для дизелей).
Октановой число топлива ниже нормы по ГОСТу.
Закупоренные топливный и масляный фильтры.
Не рабочие форсунки.
Неправильная работа топливных инжекторов.
Разрегулирован топливный насос.
Неисправный датчик кислорода — лямбда зонд.
Свечи зажигания не подходят для этой ДВС конкретной марки и модели авто.
Нарушение циркуляции в системе охлаждения.
Наличие проблем с управлением двигателем.

Октановое число топлива

К частой причине возникновения детонации в ДВС относится — эксплуатация мотора бензином с низким октановым числом.

Октановое число — это показатель степени сжатия. Чем выше октановое число, тем сильнее надо сжать топливо в цилиндре, чтобы оно воспламенилось. Чем ниже октановый показатель, тем меньше требуется компрессии для воспламенения топливно-воздушной смеси.

Современные автомобили с двигателями высокого давления должны эксплуатироваться топливом с высоким октановым числом.

Октановое число является, своего рода, антидетонацией, если компрессия двигателей соответствует заливаемому топливу.

Если залить топливо с малым октановым числом в авто с мощным мотором высокой компрессии, то оно будет сгорать в нем раньше положенного времени, что уже создаст антициклическую работу.

Оптимальная работа двигателя внутреннего сгорания осуществляется за счет нахождения «золотой» середины, то есть, чтобы топливно-воздушная смесь не самовоспламенялась от неправильной степени сжатия, а происходила за счет подачи свечами зажигания искр.

Нагар в цилиндрах

Если в цилиндре низкая компрессия, то горючая смесь будет сгорать не полностью, что также приводит к дальнейшим неисправностям — закоксовке. Потом придется делать раскоксовку двигателя своими руками или в сервисе. При образовании слоя нагара на стенках цилиндра, диаметр, соответственно, уменьшается, а компрессия повышается, что приводит к возникновению детонации ДВС.Чем чище топливо, тем дольше межремонтный период ДВС и тем больше времени до капиталки ДВС. По частоте замены топливного фильтра можно определить, какого качества топливо, в основном, используется.

Не соответствуют свечи зажигания

Игнорируя рекомендации производителей двигателей и свечей зажигания можно установить не подходящие свечи. Часто, на производителей свечей не обращают внимания, при покупке только разделяют для инжекторных двигателей и для карбюраторных. Свечи, которые не подходят, будут воспламенять горючую смесь в неположенное время, что также приведет к детонации двигателя.

Рассмотренные выше 3 причины возникновения детонации — самые часто встречающиеся, но самые легко устраняемые.

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.

Устанавливать рекомендованные свечи зажигания для конкретного мотора.
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.
Своевременно менять фильтры, по мере их загрязнения.
Не перегревать мотор.
Следить за исправностью датчиков и сигналами бортового компьютера.

Как устранить детонацию

Детонацию ДВС, то есть взрывное горение топливно-воздушной смеси в цилиндре можно устранить зная все причины возникновения такого явления.

Убрать детонацию двигателя во время движения можно изменяя скорость и давление. Увеличение скорости уменьшит детонацию, так как максимально создаваемое давление уменьшается и, следовательно, на нагрев смеси уходит меньше времени и уменьшается время сжигания смеси.Если при нагрузке автомобиль начинает детонировать, например, при подъеме на гору начинает слышаться звуки детонации, тогда надо переключить коробку переключения переда на 1-2 ступени ниже, чтобы был запас мощности.

Последствия детонации

Как уже было описано выше, детонация — это разрушительная сила, приводящая к сильной вибрации деталей кривошипно-шатунного механизма, головки блока цилиндров и других деталей, непосредственно связанных в работой ДВС.

Что конкретно происходит при детонировании ДВС

При детонации, то есть при взрыве топливно-воздушной смеси в цилиндре, появляется ударная волна, которая разрушает гладкие стенки цилиндра, уничтожает защитную пленку на поверхностях трущихся деталей.

К последствиям детонации относится и перегрев цилиндров мотора, из-за того, что высокой температуры газы нагревают соприкасаемые детали.А при перегреве цилиндров в результате взрыва подаваемого горючего начинают крошиться кромки поршней.

Перегретый двигатель разрушает прокладку головки блока цилиндров, приводит к прогару клапанов газораспределительного механизма, свечи зажигания перегорают, возможно появление микротрещин на самом блоке или головке блока.

Отсюда делаем вывод, что детонация ДВС с сопровождающимися высокими термическими и ударными нагрузками, приводит к разрушению как отдельных деталей, так и двигателя в целом. Эксплуатация автомобиля с детонацией двигателя уменьшает работоспособный ресурс и межремонтный период.

Приобретаем полезные знания по видео: Теория ДВС.

Как детонирует двигатель на видео (шум).

Автор публикации

15 Комментарии: 25Публикации: 324Регистрация: 04-03-2016
Причины детонации двигателя и их устранение

Одной из важнейших и опаснейших проблем автомобилистов является детонация двигателя. Понятие детонации появилось вместе с двигателем внутреннего сгорания. Сегодня существует множество способов предотвратить самопроизвольный процесс воспламенения горючей смеси но, тем не менее ни один производитель не может дать полную гарантию отсутствия подобной проблемы.

Описание понятия и механизма детонации

Детонация возникает, когда давление на топливно-воздушную смесь (ТВС) выше нормы. В результате большего воздействия на педаль акселератора, в цилиндре повышается давление, и поршень не может достичь верхней точки своего движения. ТВС воспламеняется значительно раньше, создавая эффект ударной волны.

Выделяемое тепло распределяется по камере сгорания и поршню, создавая перегрев. Несгоревшая топливная смесь вступает в реакцию с деталями двигателя и может осаживаться на стенках в виде альдегидов или спиртов, провоцируя коррозию. В дальнейшем эти химические соединения могут усугублять детонацию.

Волна от взрыва в условиях высокой температуры распространяется по пространству камеры со скоростью до 1000–3000 м/с. В нормальных условиях сгорания топливно-воздушной смеси скорость волны достигает 20–30 м/с.

Причины детонации двигателя

Существует несколько основных причин, которые способствуют детонации:

Состав топливно-горючей смеси. Чрезмерно обогащенная ТВС при воспламенении может создавать на стенках и углах камеры окислительные соединения, которые ведут к дальнейшей детонации двигателя. Чаще всего это случается с ТВС, у которой соотношение воздух/топливо равняется 9,0.

Угол опережения зажигания. Если было произведено вмешательство в систему работы зажигания, есть большая вероятность повышения ударной нагрузки на поршни. Давление, оказываемое на смесь, вызывает ее самопроизвольное воспламенение.

Октановое число. Вероятность «заработать» детонацию ДВС возрастает, если использовать бензин с низким октановым числом. Таким образом, автомобили, которые ездят на 75 бензине, вместо рекомендованного 92, больше подвержены детонации.

Уровень сжатия. Сжатие – соотношение между объемами камеры сгорания и поршня. Увеличение показателя повышает температуру в цилиндрах и приводит к детонации. Чтобы избежать подобной проблемы, для автомобилей с высоким сжатием лучше использовать бензин с высоким содержанием октана. Проблемы топливного фильтра или топливный насос работает с перебоями.

Недостатки в работе кислородного датчика из-за чего ТВС смешивается в неправильных пропорциях.

Проблемы с охлаждением.

Последствия детонации

Когда технология сгорания топлива нарушается, в цилиндрах постоянно повышается температура. В результате первыми под удар попадают свечи зажигания, а затем клапаны и поршневые кольца.

Во время детонации на двигателе выгорает масляная пленка, которая должна защищать детали от чрезмерного износа. При долгосрочном отсутствии смазывающего вещества элементы цилиндропоршневой группы подвергаются излишнему механическому воздействию, что чревато залеганием колец и задирам на стенках камеры сгорания.

Помимо температурной нагрузки возникает постоянное давление от ударной волны, которая настигает все активные элементы двигателя. В первую очередь это отражается на кривошипно-шатунном механизме.

Сильнее всего от детонации страдают вкладыши коленчатого вала и шатуна.

Детонация двигателя после выключения зажигания

Помимо того, что ДВС детонирует после работы свеч и других механизмов, детонация может происходить при выключении замка зажигания. Это процесс происходит в среднем за несколько секунд, однако в редких случаях может достигать 20–30 секунд.

Чаще всего двигатель детонирует после отключения зажигания при неправильно подобранном топливе. Разное октановое число бензина предназначается для разных уровней сжатия. В таком случае, если бензин не соответствует требованиям автомобиля, то качества ТВС может быть недостаточно для обеспечения нормального механизма сгорания.

При активном воспламенении выделяется излишек тепла и энергии, который направлен в сторону двигателя.

Другой причиной детонации при отключении зажигания считается излишне раннее зажигание. Некоторые механики устанавливают его из побуждений повысить чувствительность к движению дроссельной заслонки. Однако часто не учитывают факт, что при такой настройке воспламенение ТВС происходит раньше в момент движения поршня к верхней точке. Отсутствие продуманной системы охлаждения усложняет отвод тепла от двигателя и вызывает перегрев.

Третьей причиной подобной проблемы считается неправильно подобранные свечи, или же их перебойная работа.

Конструктивные способы устранения детонации двигателя

Чтобы правильно устранить детонацию ДВС необходимо четко очертить причины проблемы. Если сразу после заправки нового топлива двигатель начал вибрировать и шуметь, можно определенно сказать, что причина детонации кроется в неподходящем октановом числе.

Лучше не экспериментировать и не доливать подходящий бензин к тому, что есть. Правильнее будет слить прежний и заправить тот вид топлива, который подходит к двигателю автомобиля.

Если же детонацию спровоцировал нагар в камерах сгорания, можно дать несколько минут проехать автомобилю на высоких оборотах. В качестве профилактики специалисты рекомендуют раз в неделю давать двигателю максимальную нагрузку.

В случае детонации дизельного мотора, автомобилист может обнаружить грязный зеленый или черный выхлоп. В таком случае проводить «спасение» уже бессмысленно, поскольку поршни полностью разрушены.

Если причина скрыта в неправильной работе свечей зажигания, необходимо полностью поменять комплект. В целом, детонация из-за свечей происходит достаточно редко но, тем не менее не стоит пренебрегать их своевременной диагностикой.

Кроме всего, необходимо следить за системой охлаждения двигателя и вовремя регулировать угол опережения зажигания.

Использование датчика детонации двигателя

С целью уменьшения вероятности возникновения детонации, на современных автомобилях устанавливают специальные датчики. Они крепятся около блоков цилиндров силового узла, и преобразовывают механическую энергию.

Внутри каждого датчика размещается пьезоэлектрическая пластинка, которая передает колебания к электронному блоку. После достижения показателя, близкого к детонации, контроллер изменяет угол опережения зажигания.

Датчик постоянно передает сигналы и следит за составом топливной смеси. В результате правильной настройки, он также помогает достичь более экономного расхода топлива.

Чтобы правильно оценить работу двигателя своего автомобиля и предостеречь его от детонации лучше советоваться с профессиональными мотористами, или ознакомиться с некоторыми роликами в сети:

Несмотря на то что детонация – крайне губительное понятие для двигателя, ее легко контролировать. Если не пренебрегать своевременным техническим осмотром и не экспериментировать с топливом – проблемы не возникнет. Необходимо всегда обращать внимание на «лишние» шумы и посторонние звуки в автомобиле, поскольку они являются индикатором работы узлов транспортного средства.

Вконтакте
Facebook
Twitter
Google+
Одноклассники
Мой мир

Все что вы хотели знать про детонацию, но боялись спросить. — DRIVE2

Когда начинал заниматься настройкой двигателя, самым страшным явлением для меня была детонация. Проблемы вызывало все, начиная от детектирования, заканчивая определением причин. Когда я учился, еще проблемой было отсутствие литературы на эту тему. Странички учебников были зачитаны до дыр в попытке выцепить хоть крохи информации, объясняющие процессы, приводящие к данному явлению. Учился я во времена когда интернет не получил такого распространения, как сейчас и был похож больше на дарк-нет. Найти в нем какую-то информацию, не представлялось возможным. Как в принципе и сейчас, один переписывает у другого и даже ссылки не дает на оригинал. Но, информация присутствует на англоязычных ресурсах, а это уже упрощает поиск. Думаю, стоит сказать, что из моей статьи вы узнаете о природе явления и причинах его возникновения на уровне учебника для ПТУ. Если вам нужна информация по методам детектирования, борьбе с детонацией, анализу возникновения и методам настройки каналов в ЭБУ, боюсь, эта информация будет уже платной по данной ссылке. boosty.to/chiptuninglab71
Ну, а если вы только интересуетесь, то в этой статье я расскажу вам про бомж-стал, которым пользовался сам и не раз, будучи новичком. Поехали.
Начать стоит с объяснения процесса сгорания в цилиндре двигателя. Часто слышу, что топливо взрывается в цилиндре двигателя, это меня всегда улыбает. Топливовоздушная смесь не взрывается, она горит и горит послойно. Что значит послойно? Вы, наверное, видели в голливудских фильмах, когда у машины пробит бак и из него вытекает топливо, а главный герой фильма поджигает разлившуюся дорожку бензина и огонь, по этой дорожке, начинает догонять движущийся автомобиль. Ну, так вот, послойное горение — это и есть эта бегущая дорожка горящего пламени. Только воспламенителем служит свеча. Фронт пламени начинает двигаться, от свечи, поджигая все новые и новые слои, предварительно приготовленного топлива. Самый главный закон всего этого, что бы скорость фронта пламени не превышала скорость звука. В среднем значение 15-20 м/с.
В советском учебнике, когда я учился, было написано « Детонация — это превышение скорости горения с выше 2200 м/с». Откуда были взяты эти значения скоростей, я не знаю. Детонации в целом и описанию процесса сгорания было посвящено, не более одного листа из всей книги. Ну и как вам? Такое определение пролило свет на данный феномен. Вот и я тогда ничего не понял. Преподаватели на мои вопросы говорили, что детонация до конца не изучена и тебе не понять, а раз сами академики не знают что это, то тебе и подавно. И вообще, наши полномочия здесь, все! Может преподавателю не хотелось бисер метать перед студентами, которые его не слушали, и хотели стать бизнесменами, киллерами и проститутками. Тогда, в начале двухтысячных, социальное неравенство было велико и росло семимильными шагами. Настолько оно было велико, что преподаватель ездил на работу на трамвае, а его студенты ездили на автомобилях. Студенты могли угостить сигаретой преподавателя, которые тот мог купить такие лишь на праздник. В общем, всем было все равно, и мы весело шагали в Путинско-Дудевкий капитализм.
Но время шло, я набивал шишки при настройке, собирал информацию, читал книги и статьи, разваливал моторы. В моей голове начинала складываться картина детонации как явления. Но все расставила по своим местам статья, на англоязычном сайте. Давайте я попытаюсь ее вам пересказать. В названии статьи была игра слов и называлась она «ТУК-ТУК».
В общем, за границей детонацию относят к одному из типов нарушению процесса сгорания. Суть процесса такова: в процессе сжатия топливовоздушной смеси на такте сжатия, увеличивается температура заряда. Температура этого самого заряда не должна превышать температуру самовоспламенения. Это называется детонационной стойкостью. Топливо не должно самовоспламеняться от сжатия, думаю объяснять не нужно. Хотя нет, давайте я поясню. Если топливо загорается, когда хочет, то процесс горения нарушается, вы не можете получить пиковое давление в точке оптимального угла поворота коленвала. Напомню, это в среднем от 10 до 20 градусов после ВМТ и меняется эта точка из-за длины шатуна и колебаний VE. Но, детонация — это не банальное самовоспламенение смеси. Детонация — это самовоспламенение смеси в дальнем горячем углу камеры сгорания, вызванное ростом давления от распространяющегося фронта пламени, который подожжён искрой. (запомните — Искрой, позже это вам пригодится) Простыми словами, топливовоздушная смесь противостоит самовоспламенению и не загорается от сжатия, но триггером запускающим самовоспламенение является искра. Вот картиночка для понимания, вот прямо на Drive нашел.

Картинка кривенькая, но мне нравится, что нарисован фронт пламени в виде волны.
Вот эта картинка правильнее, но нет фронта пламени. Но, очаг зарождения детонации нарисован правильно, он находится в дальнем углу камеры сгорания и от него плохо отводится тепло.
Нужно понимать, что температура в камере сгорания в разных точках разная. Там, где поток из открывшегося клапана принес холодный свежий заряд, там прохладно. Но, свежий заряд не может равномерно заполнить всю камеру сгорания, будут места, которые не так хорошо очищаются и охлаждаются. И вот такие места становятся очагами развития детонации.
Чем же так опасна детонация? Ведь, по факту, смесь уже горит в цилиндре! Проблема в процессе развития данного явления. Когда в очаге детонации возникает самовоспламенение, то, навстречу фронту пламени начинает двигаться волна из очага детонации. Волны начинают встречаться, ударятся, резонировать и ускорять процесс горения в цилиндре. Из-за этого, по цилиндру начинают носиться волны давления с высокой скоростью (по всей вероятно 2200 м/с, именно это имелось в виду в учебнике), нагревая и разрушая все внутри. Детонация вызывает эрозию поршня, гильзы и головки в очагах возникновения детонации, ломает перегородки между кольцами. Вот график нормального давления сгорания.

Это график давления в цилиндре, но с детонацией. Виден пилообразный график с местами повышения и понижения давления. Графики со старого прибора, картинка так себе по качеству, и нет оси Х для привязки к положению коленвала. Но разрешающая способность датчика, позволяет показать волны давления.
Как идентифицировать детонацию, если вы бомжара? Методов несколько. Метод первый — на слух. Звук детонации легко различим, представляет он из себя металлический звон. Услышать его можно только в нагрузке, в разгоне или при резком открытии дроссельной заслонки при свободном ускорении мотора. При резком открытии заслонки, количество циклов обычно не большое, звук быстро прекращается, когда скачок давления от открытия заслонки уменьшается. Такая детонация не опасна, она слабая. И вызвана она особенность конструкции современных двигателей и огромными заслонками. Почему то заводские калибровщики ее не гасят, толи алгоритм TIP-IN, не позволяет, толи им просто все равно. А вот металлический звук в разгоне, это детонация опасная. Если металлический стук, появляется во время разгона и не прекращается на всем его протяжении, вполне возможно раскрутить мотор до отсечки не получится, он просто развалится раньше. Опытные водители говорят «пальцы стучат». Раньше мне преподаватели говорили, что данный звук вызван выбирающимися тепловыми зазорами в деталях шатунно-поршневой группы вследствие, воздействия на них волн давления, и я верил в это. Теперь же я думаю, что данный звук вызван не только зазорами ШПГ, но волнами давления и звоном блока, который подобен звуку колокола. Ладно, об этом потом, если кому-то будет интересно. Метод хорош для штатного автомобиля, в котором все сделали нормальные конструкторы и инженеры. Позволяет предотвратить дорогостоящий ремонт двигателя, если тот начал детонировать, допустим, по причине повышения степени сжатия или не качественного топлива.
Метод второй, тоже ушами, только при использовании спец-бомж инструмента. Его легко изготовить из материалов, которые покупаются на строительной ярмарке или хозяйственном магазине. Нужно купить противошумовые наушники для работы с бензопилой или триммером. Две муфты с резьбой, диаметром 0.5 дюйма и Y-образный тройник. Еще понадобится хлорвиниловый шланг, что бы соединить наушники. Принцип работы такой: соединяйте все как на фотографии, шланг просовываете в окно, а лучше в отверстие в моторном щите. Шланг укладываете рядом с блоком, желательно в центре блока и как то фиксируется.
Наушники одеваются на вашу светлую голову, и вы начинаете прислушиваться. Задача не простая с начала, все звуки имеют другой тон и слышатся по-другому. Может потребоваться сымитировать детонацию, что бы запомнить, как она звучит, для того, что бы вычленять такой звук из общего шума двигателя. На низких и средних оборотах, звук легко различим, а вот на высоких его тяжеловато вычленять из-за повышения шумности самого мотора. Но вам это придется делать, так как у вас нет денег на нормальный инструмент. Теперь, еще раз по звукам детонации, иногда на турбо моторах звук может слышаться, как лущение семечек. В общем, разберетесь, когда услышите. Не ошибетесь.
Теперь не много трэша. Я много лет отработал диагностом в дилерских центрах и наслушался от клиентов про детонацию на их новеньких машинах. В середине двухтысячных, когда бензин в нашей стране был очень низкого качества, каждый день приезжал человек, и говорил, что у него детонация. Когда начинал расспрашивать, оказывалось все что угодно, но не детонация. Не помню ни одного случая, когда на сток моторе была детонация и ее обнаружил сам клиент. Корни этого социального явления растут из того, что люди пытаются казаться теми, кем они не являются. Так и здесь, водятлы-новички, наслушавшись историй гаражных водил, которые 20 лет за рулем Камаза. И когда Камаз, этого пожирателя дорог, был заправлен ослиной мочой на левой заправке, начинал стразу детонировать. И тут же, наши юные автолюбители, начинают прислушиваться и принюхиваться, когда заправляются, а потом их веселые истории оказываются у меня в ушах. Ну, что сказать, в 98% случаев неопытные водители за детонацию принимают не равномерный холостой ход. Да, автомобили все-таки были не исправны, но видимо, Камазисты, не рассказывали юным водителям про неровный холостой ход. Да и кстати, вопрос к знатокам, на дизеле возможна детонация? Напишите в комментариях.
Думаю, на сегодня хватит. В следующей части, я расскажу про такие явление, как калильное зажигание, предварительное зажигание (pre-ignition), и про феномен называемый low speed pre ignition (LSPI). Так как по звуку доносящемуся из мотора они похожи, но природа возникновения у них разная, а значит и методы подавления данных негативных процессов другие.

Детонация двигателя – причины и способы борьбы

Водителям старой закалки, которые начинали свой автомобильный путь 15-20 лет назад и ранее, вряд ли нужно рассказывать, что такое детонация. Эту информацию они впитывали буквально с первых уроков автошколы, и она была одним из пунктов правильного вождения и обслуживания автомобиля. Характерный звук детонации, который в народе прозвали «стуком пальцев», каждый заучивал буквально с первых километров. Однако начинающие автомобилисты, которые лишь недавно вступили в ряды водителей, могут вообще не знать о таком явлении. Современные автомобили худо-бедно научились бороться с детонацией, и она перестала быть такой распространенной. Но в этом и опасность – сама детонация, как физическое явление, никуда не делась и в современных моторах, при возникновении она все равно наносит сильный вред двигателю, особенно, когда водитель не знает что это такое и как с ней бороться.
Воспламенение смеси в цилиндрах
Что такое детонация?

Говоря научным языков, детонация – это произвольное самовоспламенение смеси в цилиндрах двигателя, которое имеет характер взрывной волны. Именно последний параметр отличает детонацию от других случаев самовозгорания смеси в цилиндрах (например, калильного зажигания). Основная проблема детонации не в том, что топливо-воздушная смесь воспламенилась не в «свое» время, а в том, что скорость распространения этого огня в 500-1000 раз больше чем в случае обычного «поджига» от свечи. Именно ударная волна и приводит ко всем негативным последствиям детонации.

Чтобы было понятно, о какой напасти идет речь, перечислим негативные моменты, которые детонация оказывает на двигатель.

1. Все элементы мотора получают перегрузки, что заметно сокращает их ресурс. Особенно страдают поршни и коленвал.
Поврежденный поршень из-за детонации
2. Из-за повышения температуры увеличивается риск прогара клапанов и прокладки головки блока.
Прогоревший клапан
3. Детонационная волна смывает масляную пленку со стенок цилиндров, что может привести к задирам.
Задир в цилиндре
Кстати, характерный звук при возникновении детонации это вовсе не стук пальцев, как принято считать, а удары взрывной волны от детонации по стенкам цилиндров. Если бы пальцы двигателя были настолько изношены, что издавали бы такие звуки, то владельцу этого мотора надо было бы думать не о детонации, а о капремонте.

Причины возникновения детонации

Понятно, что детонация это прежде всего самовоспламенение. Но почему смесь вообще самопроизвольно загорается? В идеальных условиях этого не происходит, однако стоит появиться нескольким дополнительным факторам и тепловая работа двигателя нарушается. И тут сразу жди детонацию.

1. Неправильное октановое число бензина. Двигатель проектируется инженерами под использование топлива определенного типа. Степень сжатия, форма камеры сгорания, сечение клапанов все это выбирается с учетом характеристик топлива. Если использовать бензин, у которого октановое число ниже, то все расчеты нарушаются, а топливо-воздушная смесь начинает детонировать. Это справедливо и для топлива с различными присадками, которое формально по ОЧ подходит. Кстати, у газа октановое число очень высокое, больше 100, поэтому при работе на газу детонация встречается очень редко.

2. Слишком раннее зажигание. Неправильный угол установки зажигания также один из факторов, которые приводят к детонации. Противоречие в том, что двигатель любит раннее зажигание, но его же любит и детонация, так что при настройке нужно найти компромисс, чтобы двигатель работал хорошо, но без детонации.
Угол опережения зажигания
В карбюраторную эпоху этот навык оттачивали годами, ведь выставлять зажигание приходилось ориентируясь только на слух и ощущения. Инжекторная эпоха эти навыки нивелировала. Теперь зажиганием заведует электронный блок управления, а в самом двигателе встроен специальный датчик. При малейших намеках на детонацию, ЭБУ начинает регулировать угол зажигания. При этом нужно понимать, что его возможности небезграничны – и полностью компенсировать другие факторы ЭБУ не может. Вот почему даже в инжекторную эпоху детонация не является пережитком прошлого.

3. Обедненная топливно-воздушная смесь. Ситуация аналогичная зажиганию, раньше все регулировки были механические и неправильно настроенный карбюратор мог приводить к серьезной детонации, но теперь все в руках электроники, которая очевидных «косяков» не совершает. Не стоит забывать про случаи перепрошивки, когда мотор специально переводят на бедную смесь или проблемы с инжектором, из-за которых смесь в цилиндрах получается неправильной.

4. Неподходящие свечи. Использование свечей с характеристиками, которые отличаются от рекомендованных производителем, тоже может привести к детонации. Смесь сгорает не полностью и ее остатки начинают детонировать.

5. Нагар на стенках камеры сгорания. Закоксованность двигателя тоже один из факторов появления детонации. Слой отложений ухудшает теплоотвод, элементы двигателя сильно нагреваются и от них поджигаются остатки смеси.
Нагар на стенках
6. Манера вождения. Детонация не любит высокие обороты, когда цилиндры быстро «проветриваются», а у несгоревшей смеси мало шансов где-то дополнительно воспламениться. Но детонация любит высокую нагрузку, топлива в цилиндры поступает много и сгорает оно не полностью. Из этого нетрудно сделать вывод – езда на низких оборотах со значительным нажатием педали газа это просто рай для детонации. Водители часто про это забывают – поднимаются в горку на высоких передачах, пытаются резко ускориться чуть ли не с холостых оборотов, не меняют момент переключения передач при увеличении загрузки. Все это способствует детонации. Правда, речь идет только о машинах с механическими коробками передач, «автоматы», вариаторы и «роботы» обычно настраивают, чтобы исключить такие режимы работы.

Борьба с детонацией

Водитель, который не обращает внимание на детонацию, серьезно сокращает ресурс двигателя и приближает его ремонт. Закрывать глаза на регулярное появление детонации нельзя, стоит задуматься над причиной.

1. Владельцу карбюраторного авто нужно проверить зажигание и карбюратор. Зажигание можно диагностировать самому, для этого есть выработанная годами рекомендация. Разогнаться до 40 км/ч, включить 4 передачу (речь, конечно, только о механике) и нажать педаль газа в пол. В идеальной ситуации двигатель должен детонировать буквально пару секунд (если детонации совсем не будет значит зажигание слишком позднее), а потом перейти на нормальный режим работы. Карбюратор в домашних условиях настроить труднее, тут и опыт нужен, и газоанализатор, так что с этим вопросом лучше в сервис.

2. У инжекторных автомобилей появление детонации чаще всего связано с некачественным топливом. Попробуйте поменять заправку или использовать бензин с более высоким октановым числом.

3. Всем водителям, вне зависимости от типа двигателя, стоит оценить манеру вождения. Общая рекомендация – не «насиловать» двигатель на низких оборотах, а выбирать режим работы двигателя в зависимости от степени открытия дросселя. При постоянных стояниях в пробках есть рекомендация периодически раскручивать двигатель до отчески, чтобы сжигать образовавшийся нагар.

Как видите, бороться с детонацией не трудно, но эти простые меры помогут продлить жить двигателя и избавят водителя от многих проблем.

С уважением, Александр Нечаев.

Причины детонации двигателя при выключении зажигания и запуске. — DRIVE2

• Такое явление, как детонация двигателя, знакомо практически каждому автовладельцу. Чаще всего она возникает при движении в гору на высокой передаче с небольшой скоростью. К звуку работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) примешивается жесткий металлический стук, который многие принимают за стук поршневых пальцев.
— Что такое детонация?
• Детонация – это процесс взрывного воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя. В то время как нормальная скорость распространения фронта пламени составляет около 30 м/с, при детонации огонь распространяется в десятки раз быстрее – до 2000 м/с.
• В нормальных условиях смесь начинает воспламеняться, когда поршень немного не доходит до верхней мертвой точки, угол опережения зажигания составляет обычно 2-3 градуса. Завершается вспышка после того, как поршень минует ВМТ. В случае детонации смесь воспламеняется еще в середине такта сжатия. Поршень испытывает сильное противодействие, в итоге пропадает мощность двигателя и значительно повышается расход топлива.
• Данное явление никогда не идет на пользу мотору, однако детонацию можно разделить на допустимую и недопустимую. В первом случае ее даже не всегда удается заметить. Обычно она возникает на низких оборотах и продолжается недолго. Чаще всего подобное происходит в двигателях небольшого объема с относительно большой мощностью и крутящим моментом (например, 107 л.с. и 135 Нм при объеме 1,4 л). Недопустимая детонация, как правило, возникает в форсированных ДВС при повышенных нагрузках на высоких оборотах. Всего после нескольких секунд работы в таких условиях, мотор может получить критические повреждения.
• Существует еще одно явление, которое автовладельцы нередко путают с детонацией – дизелинг. Мотор после выключения зажигания продолжает работать рывками, то с повышением, то с понижением оборотов, звук работы двигателя при этом металлический, схожий со звуком детонации. Это явление иного рода и причины его появления иные: при глушении мотора, бензин в цилиндрах самовоспламеняется из-за высокой степени сжатия, как в дизельном ДВС, отсюда и название. Не следует путать дизелинг с калильным зажиганием – там при глушении рабочая смесь воспламеняется от нагретых электродов свечей и нагара.
— Чем опасна детонация?
• Весь кривошипно-шатунный механизм и головка блока цилиндров испытывают разрушающие нагрузки, способные при длительном воздействии привести к поломке ДВС. Кроме того, температура в цилиндрах также поднимается до недопустимых значений (до +3700 градусов), что грозит прогаром прокладки ГБЦ, а также коррозией днища поршня и зеркала цилиндров.
• рокладка головки блока – это первая деталь, которая придет в негодность из-за детонации. Она способна перенести лишь кратковременную работу в режиме запредельных термических и механических нагрузок. Худшее, чем грозит детонация – замена блока цилиндров, коленчатого вала, поршневой группы и головки блока.
— Причины возникновения детонации:
• Причины, в силу которых возникает данное явление, можно разделить на три группы:
• октановое число бензина;
• конструктивные особенности ДВС;
• условия эксплуатации автомобиля.
— Влияние октанового числа:
• В отличие от дизельного двигателя, в котором воспламенение рабочей смеси происходит благодаря высокой степени сжатия, в бензиновом для этой цели применяется система зажигания. Смесь бензина и воздуха поджигается искрой, возникающей между электродами свечей.
• Степень сжатия у бензиновых моторов намного меньше, это связано с тем, что бензин не столь устойчив к детонации, как дизельное топливо. Основной характеристикой бензина является октановое число, отражающее его детонационную стойкость. Чем оно выше, тем сильнее можно сжать топливно-воздушную смесь.
• Если автомобиль, силовой агрегат которого рассчитан на применение топлива с октановым числом не ниже 95, заправить бензином марки АИ-92, то с высокой долей вероятности можно утверждать, что при высоких нагрузках рабочая смесь в цилиндрах будет детонировать.
• Однако проблема может появиться и в случае, если марка топлива соответствует рекомендациям производителя. Все дело в качестве бензина. Недобросовестные продавцы нередко самостоятельно повышают октановое число, путем добавления в горючее сжиженного пропана или метана. Эти газы очень быстро испаряются, после чего в баке остается низкооктановый бензин.
• Вследствие детонации низкооктанового топлива, в камере сгорания усиленно образуется нагар, который, в свою очередь, может вызвать такое явление, как калильное зажигание. В этом случае двигатель продолжает работать даже после выключения зажигания. Причины его возникновения в том, что воспламеняется топливно-воздушная смесь не от искры, а от раскаленных электродов свечи или нагара.
— Влияние конструктивных особенностей:
• Причины возникновения детонации могут крыться в конструктивных особенностях двигателя.
К их числу можно отнести:
• степень сжатия;
• форму камеры сгорания;
• форму днища поршня;
• наличие наддува;
• расположение свечей зажигания.
• Так, чем выше степень сжатия, тем ДВС более склонен к детонации. То же можно сказать и о системах наддува («надутым» моторам требуется высокооктановый бензин).
— Влияние условий эксплуатации:
• Не последнюю роль играют и условия, в которых эксплуатируется машина. Детонация может возникать при движении на повышенной передаче с низкой скоростью. Так, если попытаться въехать в гору на четвертой передаче со скоростью 30 км/ч, из-под капота незамедлительно раздастся характерный металлический стук.
• Свое влияние оказывает правильность работы системы зажигания (рабочая смесь в цилиндрах детонирует при раннем зажигании), исправность системы охлаждения двигателя, наличие нагара на поршнях и в камерах сгорания. Подвергают себя опасности автовладельцы, стремящиеся любыми способами уменьшить аппетит машины. С этой целью электронный блок управления «перепрошивается» для приготовления более бедной смеси, чем нужно. В результате ухудшается динамика авто, а при повышенных нагрузках возникает детонация.

Смотрите также

Краска раптор для автомобилей что это такое

Абдоминальное отделение онкологического диспансера что это такое

Тектоник что это такое

Аваскулярное образование что это такое

Настенный термостат с аквадиммером что это такое

Эктазия вен малого таза что это такое

Пкр почки что это такое

Астигматизм что это такое как

Уплотнение аорты сердца что это такое

Палочка полиморфная что это такое

Ньокки что это такое фото