Детонация в двигателе

Содержание

Что такое детонация

Детонация — это нарушение процесса сжигания топливной смеси в камере сгорания, когда горение происходит не плавно, а взрывообразно. При этом скорость распространения взрывной волны увеличивается со стандартных 30…45 м/с до сверхзвуковых 2000 м/с (превышение скорости звука взрывной волной в том числе является причиной возникновения хлопка). При этом топливовоздушная смесь взрывается не от искры, идущей от свечи, а самопроизвольно, от высокого давления в камере сгорания.

Естественно, что мощная взрывная волна очень вредит стенкам цилиндров, которые перегреваются, поршням, прокладке ГБЦ. Последняя страдает больше всего и в процессе детонации взрыв и высокое давление ее банально сжигают (на сленге называется «выдувает»).

Детонация свойственна двигателям, работающим на бензине (карбюраторным и инжекторным), в том числе, оснащенных газобаллонным оборудованием (ГБО), то есть, работающих на метане или пропане. Однако чаще всего она возникает именно у карбюраторных машин. Дизельные моторы работают по иной схеме, и там другие причины возникновения этого явления.

Причины возникновения детонации двигателя

Как показывает практика, чаще всего детонация возникает на старых карбюраторных двигателях, хотя в некоторых случаях этот процесс может возникнуть и на современных инжекторных моторах, оборудованных электронным блоком управления. К причинам, по которым может возникнуть детонация, относится:

  • Чрезмерно обедненная топливовоздушная смесь. Ее состав может воспламениться еще до того, как в камеру сгорания попадет искра. При этом высокие температуры провоцируют возникновение окислительных процессов, которые и являются причиной взрыва, то есть, детонирования.
  • Ранее зажигание. При увеличенном угле зажигания процессы воспламенения топливовоздушной смеси начинаются еще до попадания поршня в так называемую верхнюю мертвую точку.
  • Использование неподходящего топлива. Если в бак автомобиля был залит бензин с более низким октановым числом, чем это предписывает производитель, то велика вероятность возникновения процесса детонации. Объясняется это тем, что низкооктановый бензин более химически активен и быстрее вступает в химические реакции. Аналогичная ситуация будет, если вместо качественного бензина в бак будет залит какой-нибудь суррогат наподобие конденсата.
  • Высокая степень сжатия в цилиндрах. Другими словами, закоксованность или иное загрязнение в цилиндрах двигателя, которое постепенно накапливается на поршнях. И чем больше нагара имеется в двигателе — тем выше вероятность возникновения детонации в нем.
  • Неисправная система охлаждения двигателя. Дело в том, что если двигатель будет перегреваться, то давление в камере сгорания может расти, а это, в свою очередь, может стать причиной детонации топлива в соответствующих условиях.

Датчик детонации похож на микрофон

Это общие причины, характерные как для карбюраторных, так и для инжекторных моторов. Однако у инжекторного двигателя может быть еще одна причина — выход из строя датчика детонации. Он подает соответствую информацию на ЭБУ о возникновении этого явления и блок управления автоматически меняет угол зажигания с тем, чтобы избавиться от него. При выходе датчика из строя ЭБУ этого делать не будет. При этом на приборной панели активизируется лампочка Check Engine, а сканер выдаст ошибку детонации двигателя (диагностические коды P0325, P0326, P0327, P0328).

В настоящее время существует много разных вариантов перепрошивки ЭБУ с целью снизить расход топлива. Однако их использование — это не лучшее решение, поскольку нередки случаи, когда такая перепрошивка приводила к печальным последствиям, в частности, некорректной работе датчика детонации, то есть, блок управления двигателем попросту отключал его. Соответственно, если детонация таки случается, то датчик об этом не сообщает и электроника ничего не предпринимает для ее устранения. Также в редких случаях возможно повреждение проводки от датчика до ЭБУ. В этом случае сигнал также не доходит до блока управления и происходит аналогичная ситуация. Однако все эти ошибки легко диагностируются с помощью сканера ошибок.

Также существует ряд объективных факторов, влияющих на появление детонации в отдельных двигателях. В частности:

  • Степень сжатия двигателя. Ее значение обусловлено особенностями конструкции ДВС, поэтому если мотор имеет высокую степень сжатия, то теоретически он более предрасположен к появлению детонации.
  • Форма камеры сгорания и днища поршня. Это также конструктивная особенность мотора, и некоторые современные небольшие по объему, но мощные двигателя также склонны к детонированию (однако их электроника контролирует этот процесс и детонирование в них — это редкость).
  • Форсированные двигатели. Обычно у них высокая температура горения топлива и высокое давление, соответственно, они также предрасположены к детонации.
  • Турбированные моторы. Аналогично предыдущему пункту.

Что касается детонации на дизельных двигателях, то тут причиной ее возникновения может быть угол опережения впрыска топлива, низкое качество солярки, проблемы с системой охлаждения двигателя.

Также причиной возникновения детонации могут быть и условия эксплуатации машины. В частности, двигатель более подвержен этому явлению при условии, что машина едет на высокой передаче, однако с малой скоростью и оборотами мотора. При этом имеет место высокая степень сжатия, которая может спровоцировать появление детонации.

Еще некоторые автовладельцы стремятся уменьшить расход топлива, и для этого перепрошивают ЭБУ своих машин. Однако после этого возможно возникновение ситуации, когда бедная топливовоздушная смесь снижает динамику автомобиля, при этом увеличивается нагрузка на его мотор, и при повышенных нагрузках возникает риск возникновения детонирования топлива.

Какие причины путают с детонацией

Существует такое понятие под названием «калильное зажигание». Многие неопытные автолюбители путают его с детонацией, поскольку при калильном зажигании ДВС продолжает работать даже тогда, когда зажигание выключено. На самом деле при этом топливовоздушная смесь воспламеняется от нагретых элементов двигателя и к детонации это не имеет никакого отношения.

Еще одно явление, которое ошибочно считают причиной детонации двигателя при выключенном зажигании, называется дизелинг. Такое поведение характеризуется непродолжительной работой мотора после выключения зажигания при повышенной степени сжатия или использования несоответствующего по детонационной стойкости топлива. А это приводит к самопроизвольному воспламенению топливовоздушной смеси. То есть, воспламенение происходит как в дизелях, под высоким давлением.

Признаки возникновения детонации

Существует ряд признаков, по которым косвенно можно определить, что в двигателе конкретного автомобиля происходит детонация. Сразу стоит оговориться, что некоторые из них могут указывать на другие поломки в машине, однако все же имеет смысл и проверить наличие детонирования в моторе. Итак, к признакам относится:

  • Появление металлического звука из двигателя при его работе. Особенно это актуально, когда мотор работает под нагрузкой и/или на высоких оборотах. Звук очень похож на тот, который происходит, когда ударяются друг о друга две железные конструкции. Звук этот как раз и вызван взрывной волной.
  • Падение мощности двигателя. Обычно при этом двигатель работает не стабильно, может глохнуть при работе на холостых оборотах (актуально для карбюраторных машин), долго набирает обороты, у машины падают ее динамические характеристики (не разгоняется, особенно, если машина груженная).

Тут же имеет смысл привести признаки выхода из строя датчика детонации. Как и в предыдущем списке, признаки могут указывать и на другие поломки, но у инжекторных машин лучше проверить ошибку при помощи электронного сканера (проще всего прибором ELM 327 или его аналогом). Итак, признаки выхода из строя датчика детонации:

  • нестабильная работа двигателя на холостых оборотах;
  • падение мощности мотора и в целом динамических характеристик машины (слабо разгоняется, не тянет);
  • повышенный расход топлива;
  • затрудненный пуск двигателя, при низких температурах это особенно заметно.

В целом же, признаки идентичны тем, которые возникают при позднем зажигании.

Последствия детонирования

Как указывалось выше, последствия детонации в двигателе автомобиля очень серьезные, и ни в коем случае нельзя затягивать выполнение ремонтных работ, ведь чем дольше ездить с этим явлением — тем большим разрушениям поддается двигатель и его отдельные элементы. Так, к последствиям детонирования относится:

  • Сгорание прокладки ГБЦ. Материал, из которого она выполнена (даже самые современные), не рассчитан на работу в условиях повышенной температуры и повышенного давления, возникающих в процессе детонирования. Поэтому она очень быстро выйдет из строя. А пробитая прокладка ГБЦ повлечет за собой другие неприятности.
  • Ускоренный износ элементов цилиндропоршневой группы. Это касается всех его элементов. И если двигатель уже не новый или на нем давно не проводили капитальный ремонт, то это может очень плохо кончиться, вплоть до его полного выхода из строя.
  • Пробой головки блока цилиндров. Это случай один из самых сложных и опасных, но если долго ездить с детонацией, то его реализация вполне возможна.
  • Прогорание поршня/поршней. В частности, его дна, нижней части. При этом зачастую его ремонт невозможен и его нужно будет только менять полностью.
  • Разрушение перемычек между кольцами. Под воздействием высоких температуры и давления они могут разрушиться одними из самых первых среди других деталей двигателя.
  • Изгиб шатуна. Тут аналогично, в условиях взрыва его корпус может поменять свою форму.
  • Подгорание тарелок клапанов. Это процесс происходит очень быстро и имеет неприятные последствия. Как видно из списка, последствия процесса детонации самые серьезные, поэтому нельзя допускать работы двигателя в ее условиях, соответственно, ремонт нужно выполнить как можно быстрее.

Как убрать детонацию и методы профилактики

Выбор метода устранения детонации зависит от причины, которая вызвала этот процесс. В некоторых случаях чтобы от нее избавится приходится выполнить два и более действий. В общем случае методами борьбы с детонированием являются:

  • Использование топлива с параметрами, рекомендованными автопроизводителем. В частности, это касается октанового числа (нельзя занижать его). Необходимо заправляться на проверенных заправках и не заливать в бак всякий суррогат. К слову, даже некоторые высокооктановые бензины имеют в своем составе газ (пропан или другой), который недобросовестные производители закачивают в него. Это повышает его октановое число, однако ненадолго, поэтому старайтесь лить качественное топливо в бак своего автомобиля.
  • Установить более позднее зажигание. По статистике именно проблемы с зажиганием чаще всего являются причиной возникновения детонации.
  • Выполнить раскоксовку, почистить двигатель, то есть, сделать объем камеры сгорания нормальным, без нагара и грязи. Это вполне можно сделать самостоятельно в гаражных условиях, с использованием специальных средств для раскоксовки.
  • Выполнить ревизию системы охлаждения двигателя. В частности, проверить состояние радиатора, патрубков, воздушного фильтра (при необходимости заменить его). Также не забудьте проверить уровень антифриза и его состояние (если он давно не менялся, то лучше поменяйте).
  • У дизелей нужно правильно выставить угол опережения впрыска топлива.
  • Правильно эксплуатировать машину, не ездить на высоких передачах с малой скоростью, не перепрошивать ЭБУ с целью экономии топлива.

В качестве профилактических мер можно посоветовать следить за состоянием двигателя, периодически чистить его, вовремя менять масло, выполнять раскоксовку, не допускать перегрева. Аналогично поддерживать в исправном состоянии охлаждающую систему и ее элементы, вовремя меняйте фильтр и антифриз. Еще одна хитрость заключается в том, что периодически нужно давать двигателю поработать на повышенных оборотах (но без фанатизма!), делать это нужно на нейтральной передаче. При этом из двигателя под воздействием высокой температуры и нагрузки вылетают различные элементы грязи и мусора, то есть, он очищается.

Детонация обычно происходит на горячем двигателе. Кроме того, она более вероятна на моторах, которые эксплуатируются при минимальных нагрузках. Это связано с тем, что у них на поршнях и стенках цилиндров имеется много нагара со всеми вытекающими последствиями. И обычно двигатель детонирует на низких оборотах. Поэтому старайтесь эксплуатировать мотор на средних оборотах и со средними же нагрузками.

Отдельно стоит упомянуть про датчик детонации. Принцип его работы основан на использовании пьезоэлемента, который переводит механическое воздействие на него в электрический ток. Поэтому проверить его работу достаточно просто.

Первый метод — с помощью мультиметра, работающего в режиме измерения электрического сопротивления. Для этого необходимо отсоединить фишку от датчика, и вместо нее подключить щупы мультиметра. На экране прибора будет видно значение его сопротивления (в данном случае само значение не важно). Далее с помощью гаечного ключа или другого тяжелого предмета ударить по болту крепления ДД (однако соблюдайте при этом осторожность, не переусердствуйте!). Если датчик исправен, то он воспримет удар как детонацию и изменит свое сопротивление, о чем можно будет судить по показаниям прибора. Через пару секунд значение сопротивления должно вернуться в исходное положение. Если этого не произошло — датчик неисправен.

Второй метод проверки более простой. Для этого нужно запустить двигатель и установить его обороты где-то на уровне 2000 об/мин. Открыть капот и с помощью того же ключа или небольшого молотка ударить по креплению датчика. Исправный датчик должен воспринять это как детонацию и сообщить об этом ЭБУ. Блок управления после этого даст команду на снижение оборотов двигателя, что можно будет явно услышать на слух. Аналогично, если этого не произошло — датчик неисправен. Этот узел ремонту не подлежит, и его нужно только менять целиком, благо, стоит он недорого. Обратите внимание, что при установке нового датчика на его посадочное место необходимо обеспечить хороший контакт между непосредственно датчиком и его системой. В противном случае он будет некорректно работать.

Что такое детонация и как ее определить

Любой автолюбитель может столкнуться с тем, что детонирует двигатель при глушении автомобиля. Но не каждый расценит необычный звук с правильной стороны. Ликвидировав пробелы в вопросе неустойчивых режимов работы мотора, наступит ясность в понятии, допустимо ли это явление или нет.

Определение и суть

Детонация – это процесс горения топливно-воздушной смеси с критически высокой скоростью, приводящий к резкому повышению давления и температуры. Возникает явление на этапе резкого повышения давления в цилиндре и догорания смеси в пристеночных слоях во время такта сжатия.

Мгновенное сгорание подготовленных продуктов вызывает распространение в камере сгорания ударных волн со скоростью до 1 200 м/с. При кондиционном горении также возникают волны ударного характера, однако интенсивность их распространения не превышает 50 м/с.

При столкновении ударной волны с преградами в виде стенок цилиндров и поршней издается характерный детонационный стук. Мнение о том, что это стучат поршневые пальцы, не имеет под собой никакого основания.

Последствия


Чем опасна детонация – логически предположить можно исходя из определения явления. Вполне ясно, что действие ударных волн далеко не лучшим образом сказывается на работоспособности мотора:

  • Повышение отдачи тепловой энергии в днище поршня и стенки камеры сгорания и попутный их перегрев.
  • Разрушение межцилиндровых перегородок и поршней.
  • Ликвидация масляного слоя на стенках цилиндра.

Признаки неисправности

Прежде чем разобраться, из-за чего происходит детонация, необходимо ее выявить. Проявляется нежелательное явление исключительно на работающем моторе. Отсюда следствие – при глушении или после выключения зажигания двигатель детонировать не может. Да и на холостых оборотах встретить ее довольно трудно, разве что при запуске на газу.

А вот под нагрузкой услышать металлические стуки можно. Особенно при разгоне в гору на повышенной передаче и малых оборотах. Ударная волна также противодействует ходу поршня вверх, что выражается в потере мощности и повышенном расходе топлива.

Зеленоватый или черный дым из выхлопной указывает на то, что дело худо. Неприятное явление имело место быть и уже закончилось. Несвоевременная фиксация факта привела к тому, что отколовшиеся части алюминиевых деталей вылетают через выпуск.

Основные причины и как их устранить

Стоит проанализировать и недавние изменения, повлекшие за собой возникновение сильных или легких стуков:

  • Посещалась заправка и был залит некачественный или низкооктановый бензин. Руководствуйтесь рейтингом АЗС при выборе автозаправочной сети. В крайнем случае поможет присадка для повышения октанового числа.
  • Система зажигания карбюраторного двигателя подвергалась регулировке. Детонация любит ранее зажигание, поэтому необходимо соблюдать баланс в регулировке угла опережения.
  • «Инжектор» перепрошивался с целью повышения экономичности. Бедная смесь создает благоприятные условия для нестабильной работы.

Детонационный стук может проявляться на холодную или на горячую только при низкой частоте вращения коленчатого вала. На высоких же оборотах он возникает при резком изменении нагрузки или при движении на максимальной скорости.

К сведению. Нагруженные турбодвигатели более подвержены возникновению неустойчивых режимов, нежели атмосферные.

А может ли при глушении двигатель автомашины детонировать: разбираемся в аспектах

Причислять неравномерную работу двигателя или любой другой стук к проявлению детонации ошибочно. Чтобы не ошибаться, лучшим вариантом будет узнать, как звучит детонационный режим на практике. Например, посмотреть тематические видеофайлы.

Дизелинг

Как уже отмечалось, нежелательное явление может появиться исключительно на функционирующем моторе. Как же тогда квалифицировать работу силовой установки при выключенном зажигании? Ответ механиков краток – дизелинг. Природа его иная: самовоспламенение бензина, идентичное рабочему процессу дизельного двигателя.

Наверставшие базу знаний по бензиновому ДВС новички сразу же возразят, приведя пару аргументов «против»: высокооктановое топливо обладает плохой способностью к самостоятельному воспламенению, да и степень сжатия в бензомоторе меньше. Все это верно, но при остановке агрегата создаются благоприятные условия для дизелинга.

Исправный двигатель может якобы детонировать при глушении при двух условиях:

  1. Подача топлива в цилиндры.
  2. Низкие обороты коленвала.

На деле процесс выглядит таким образом. Заглушили силовую установку, частота вращения коленчатого вала падает, топливо подается. Время, отведенное на воспламенение смеси, увеличивается.

При таких условиях искры от свечи для поджигания топлива не нужно – достаточно постепенного увеличения давления и температуры. Отработав рабочий такт, обороты коленвала увеличиваются, самовоспламенение не происходит. Далее частота снова падает и дизелинг возникает вновь. И так несколько циклов «дерганья».

Вред или польза

В отличие от стука при качании рулем, ничего опасного в том, что двигатель неустойчиво работает после обесточивания, нет. Наоборот, наличие данного эффекта косвенно подтверждает хорошую герметичность камеры сгорания, что свидетельствует об общей исправности ДВС. Данное явление может происходить только на карбюраторных моторах, потому как на инжекторных силовых установках подача топлива прекращается с выключением зажигания.

Отсюда вывод – отсутствие подергивания после остановки агрегата вовсе не является признаком плохого состояния. К слову, правильно настроенный и ухоженный карбюратор защищает двигатель от появления дизелинга. Реализовано это с помощью электромагнитного клапана системы ЭПХХ, который в исправном состоянии перекрывает подачу горючки в цилиндры при выключении ДВС.

А не калильное ли это зажигание?

Бывалые шоферы часто заменяют понятие дизелинг на калильное зажигание (КЗ), что в корне считается неверным. Элементарные различия раскрывает определение КЗ – это воспламенение топливно-воздушной смеси от нагретого источника, которым может быть:

  • Перегретая поверхность свечи.
  • Выпускной клапан.
  • Нагар.


Как уже определились, двигатель проявляет признаки детонации при глушении от самовоспламенения ТВС при ее сжатии (свечка обесточена). Калильное зажигание подразумевает наличие отклонений именно при работающей свече зажигания: нагретые поверхности или слой нагара воспламеняют смесь раньше, чем необходимо.

Последствия КЗ опасны. Оно может вызвать:

  • Оплавление свечей.
  • Перегрев поршней.
  • Оплавление клапанов.

Примечательно, что «калильные» моторы работают устойчиво во всем диапазоне рабочих оборотов. Устойчивость объясняется тем, что у нагретого источника температура продолжает возрастать и поддерживаться.

Что такое детонация двигателя?

В норме для начала процесса сгорания топлива необходимо не только перемешать топливо с воздухом в нужной пропорции, но и дать такой смеси необходимую энергию. В бензиновых двигателях эту энергию даёт искра от свечи зажигания. Бывают случаи, когда происходит самопроизвольное неконтролируемое возгорание воздушно-топливной смеси в цилиндрах двигателя. Этот процесс носит название «детонация».

Во время нормальной работы двигателя пламя распространяется со скоростью примерно 20-30 м/с, в результате детонации скорость распространения этого пламени увеличивается в десятки раз и составляет до 2000 м/с. В результате вы услышите металлический звук, который в простонародье называют «стуком пальцев». Этот звук возникает из-за того, что взрывные волны ударяются о стенки цилиндров. При детонации мощность двигателя существенно снижается, а топливный расход, наоборот, повышается.

Детонация способна происходить и при заглушённом моторе. В таком случае даже при выключении зажигания, мотор не перестаёт работать. Обычно, такая работа продолжается пару-тройку секунд, но иногда её длительность может достигать и 15–20 секунд. Нормального режима детонации не существует и, если в автомобиле происходит этот процесс, то необходимо принять все меры для его устранения.

Совет: чтобы заглушить двигатель, работающий после выключения зажигания, необходимо подать в двигатель топливо, которое понизит его температуру, тем самым, устранив условия необходимые для самопроизвольного возгорания, методом сильного нажатия на педаль газа.

Опасность, которую несёт детонация двигателя

По своей сути, рассматриваемый нами процесс, является взрывом, поэтому нетрудно понять, что в результате происходит разрушение двигателя. Цилиндры двигателя испытывают сильнейшую нагрузку, которая в конечном итоге приводит к поломке оборудования. Критическое повышение температуры в цилиндрах вызывает прогорание прокладки головки блока цилиндра, которая является первой деталью, приходящей в негодность в результате детонации.

Так как она может выносить только кратковременные термические и механические нагрузки. При самом плохом раскладе, детонация способна привести к необходимости замены коленчатого вала, головки блока, поршневой группы, блока цилиндров.

Детонация условно делится на допустимую и недопустимую.

Допустимую детонацию автолюбители часто даже не замечают. Она появляется при небольших оборотах и быстро завершается. Возникает она в двигателях, имеющих небольшой объем, большую мощность и высокий крутящий момент.

Недопустимая возникает на высоких оборотах при повышенной нагрузке. Даже проведя несколько секунд в таких условиях, двигатель автомобиля может получить очень сильное повреждение.

Видео о последствиях детонации:

Неудовлетворительное качество бензина

Бывает и так, что вы используете бензин с подходящим октановым числом, но детонация при выключении зажигания всё равно происходит. Причина в том, что недобросовестные владельцы АЗС пытаются самостоятельно увеличить значение октанового числа путём добавления в него сжиженного метана или пропана. Такая самодеятельность приводит к появлению низкокачественного топлива, которое и является причиной детонации. Так как метан и пропан быстро испаряются, а бензин, имеющий низкое октановое число, остаётся в топливном баке автомобиля. В результате самовоспламенения такого топлива, образуется нагар, который вызывает калильное зажигание (воспламенение топлива от образовавшегося нагара и раскалённых электродов), а двигатель не прекращает свою работу даже после того, как было выключено зажигание.

Конструктивные особенности двигателя

Детонация может возникнуть и по причине конструктивных особенностей двигателя, например, таких как:

  • конструкция камеры сгорания;
  • конструкция днища поршня;
  • степень давления;
  • размещение свечей зажигания и т. п.

Например, чем выше степень давления, тем двигатель более склонен к детонации.

Условия эксплуатации

Некоторые условия эксплуатации автомобиля также являются причиной появления детонации. Так, если автомобиль долго движется с невысокой скоростью и при повышенной передаче, то происходит повышенный нагрев деталей, что, в свою очередь, приводит к описываемому процессу, даже в случае выключенного зажигания.

Неверная подборка свечей зажигания

Часто автовладельцы пренебрегают советами производителей и приобретают не рекомендованные к использованию свечи зажигания, а более дешёвый вариант. Но свечи зажигания работают в максимально точных условиях и контролируют внутреннюю среду мотора. Поэтому неправильная их подборка приводит к повышению температуры нагрева ходовых частей, что является причиной детонации при выключении зажигания.

Видео о причинах детонации топлива

Методы устранения детонации при выключении зажигания

Рассмотрим основные методы устранения детонации.

Метод 1. В первую очередь обратите внимание на топливо, которое вы используете. Не стоит на нём экономить. Ведь чаще всего бывает, что чем оно дешевле, тем ниже его качество. Не стоит забывать поговорку: «Скупой платит дважды». Сэкономив несколько рублей на горючем, вы можете понести крупные расходы по ремонту двигателя автомобиля. Пользуйтесь услугами только проверенных АЗС с топливом высокого качества, с октановым числом рекомендованным производителем авто.

Метод 2. Произведите проверку угла зажигания. Преждевременное зажигание является причиной перегревания деталей и, как следствие, к детонации даже при выключении зажигания. Угол зажигания должен соответствовать норме.

Метод 3. Проверьте свечи зажигания и при необходимости произведите их замену.

Метод 4. Если ваш автомобиль долгое время используется с минимальной нагрузкой, то в камерах сгорания происходит накопление нагара, что может привести к детонации при выключении зажигания. Поэтому необходимо периодически давать высокую нагрузку на мотор (движение с высокими оборотами при повышенной передаче и динамичные разгоны).

Метод 5. Если во время детонации вы заметили зелёный или чёрный дым, выходящий из выхлопной трубы, значит поршни вашего автомобиля разрушились или находятся в процессе разрушения, а дым свидетельствует о выбросе алюминия через выхлопную трубу.

В такой ситуации следует заменить всю поршневую систему.

Метод 6. Ещё одним методом устранения детонации при выключении зажигания является уменьшение температуры в камере сгорания с помощью нагнетания воды или интеркулера. Охладитель забирает нагнетённый воздух и направляет его через несколько воздушных охладителей, благодаря чему температура понижается.

Если зажигание происходит вовремя, качество топлива высокое с соответствующим октановым числом, свечи в полном порядке, но детонация всё равно происходит, то возможной её причиной может быть перегрев. Часто случается, что мотор «дёргается» после выключения зажигания. В этом случае стоит проверить состояние термостата и количество охлаждающей жидкости. В случае неполадок с термостатом необходимо немедленно обратиться к специалистам.

  • Как форсировать двигатель автомобиля
  • Моторное масло GM 5w30: разработка, свойства, преимущества
  • Обогреватель DEFA для двигателя автомобиля
  • Присадки для автомобиля. Мнение автоэкспертов

marader13 ›
Блог ›
Причины детонации двигателя

🔧 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.

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

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

Детонация – что это такое

Детонация – это просто неправильное сгорание смеси. Но если вовремя не предпринять мер, то детонация двигателя ВАЗ может иметь сильные негативные последствия. Особенность этого эффекта кроется в самовоспламенении горючей смеси за счет воздействия высоких температур и давления в цилиндрах.

При нормальной работе двигателя сгорание горючей смеси проходит в три этапа.

  1. Индукционный, проходит на подходе поршня к верхней мертвой точке. При этом этапе происходит начало возникновения очага пламени от искры, который в дальнейшем формирует фронт пламени, причем все это сопровождается неинтенсивным нарастанием давления в камере сгорания.
  2. Формирование и прохождения фронта пламени по камере сгорания, в результате чего основная масса смеси сгорает, и сопровождается это все резким возрастанием давления и температуры.
  3. Догорание остатков смеси, которые остались за фронтом, а также находящихся возле стенок цилиндра. Вот между переходом от второго этапа к третьему и возможно возникновение детонации. Высокая температура и давление, которое возникает при втором этапе, приводит к появлению быстротекущих химических реакций в несгоревшей смеси, в результате чего она самовоспламеняется. Такое горение происходит очень быстро (до 1200 м/с) и в виде взрыва, сопровождающееся образованием ударных волн, имеющих разрушительный характер.

Эти волны приводят к разрушению пристеночных слоев газов, что обеспечивает повышение теплообмена, из-за чего стенки цилиндров и другие составляющие ЦПГ перегреваются. Также взрывная волна разрушает масляную пленку стенок, в результате чего повышается трение между цилиндрами и кольцами. Детонация имеет и механическое воздействие на элементы поршневой группы – резкое возрастание давление приводит к появлению ударных нагрузок на днище поршня, клапана, стенки цилиндров, приводя к их повреждениям.

На рисунке показано, как происходит нормальное и детонационное сгорание топлива.

Слева – нормальное сгорание; справа – детонационное сгорание

Причины возникновения

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

Есть определенные причины возникновения детонации ВАЗ, и они таковы:

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

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

Последствия. Методы борьбы

Детонация карбюраторного двигателя сопровождается появлением металлического стука, особенно под нагрузкой. Многие воспринимают его как «звон пальцев» поршней, однако четкий звук, как будто происходит удар металла о металл, происходит из-за взрывной волны.

Последствия этого эффекта, если не предпринять мер – очень серьезны. Перегрев составляющих частей может привести к пробою головки блока. Отсутствие масляной пленки, которая разрушается из-за воздействия детонации, повышает трение и приводит к ускоренному износу элементов ЦПГ. И наконец, механическое воздействие ударной волны вместе с высокой температурой может стать причиной прогорания поршня, разрушения перемычек между кольцами, изгиба шатуна, подгорания тарелок клапанов.

Последствия детонационного сгорания смеси

Пробой прокладки ГБЦ Прогар поршня

Прогар клапана

Особенности инжекторных моторовЭффективно бороться с этим эффектом на карбюраторных двигателях можно несколькими способами. В первую очередь при появлении детонации следует заменить топливо, особенно если перед этим осуществлялась заправка на станции с сомнительным качеством топлива. Если же топливо подозрений не вызывает, то стоит проверить зажигание и установить более поздний угол опережения путем проворота трамблера.

Причины детонации инжекторного двигателя идентичны карбюраторному, но у таких моторов имеется помимо металлического звона еще ряд признаков, указывающих на возникновение этого эффекта.

А все потому, что двигатель с такой системой питания является более совершенным. У него процессы смесеобразования и подачи смеси в цилиндры контролируется электронным блоком управления на основе показаний множества датчиков. Также он в зависимости от режима работы мотора еще и самостоятельно подбирает и устанавливает угол опережения. То есть, водитель самостоятельно установить зажигание уже не может.

Электронный блок способен отследить и появление детонации. Для этого все инжекторные моторы оборудованы датчиком детонации (ДД).

Датчик детонации

Этот датчик способен выявить появление детонационного сгорания, а ЭБУ на основе его данных уже примет меры. К примеру, если причина детонации двигателя ВАЗ-2109, оснащенного инжекторной системой питания, — некачественное топливо, и датчик уловил появление эффекта, ЭБУ просто уменьшит угол опережения зажигания и детонация прекратится.

Датчик детонации, принцип его работы

Конструктивно все датчики детонации одинаковы и в их основе лежит пьезоэффект, то есть механическое действие преобразуется в электрическое. И чем больше механическое воздействие, тем больше энергии датчик способен выработать.

Основной составляющей этого датчика является пьезоэлемент, который от механического воздействия вырабатывает электрический ток. При нормальном режиме работы этот датчик вырабатывает электроимпульсы небольшой силы, которые не пропускаются резистором, имеющемся в конструкции.

Во время возникновения детонации, ударные нагрузки и вибрация значительно возрастают, поэтому усиливается воздействие на пьезоэлемент. При достижении определенной силы тока, которую вырабатывает датчик, происходит пробой резистора и импульс поступает на ЭБУ, что и является для него сигналом, что требуется принятие мер для устранения появившегося неправильного сгорания.

Поскольку ДД работают по одному принципу, то схема датчика детонации ВАЗ-2110 такая же, как и на моделях 2107, 2109 (инжекторные версии), 2114 и т. д.

Схема подключения ДД

Где искать и как проверить датчик детонации

Для того, чтобы проверить его, необходимо еще знать, где находится датчик детонации ВАЗ-2110. Здесь все просто, чтобы он мог эффективно улавливать вибрации, его поместили на блок цилиндров. Место его расположения во многом зависит от конструктивных особенностей самого мотора.

На 8-клапанных моторах он расположен обычно в зоне прямой видимости и добраться до него обычно легко. Поэтому определить, где находится датчик детонации на ВАЗ-2107 (инжектор), несложно. Он установлен со стороны выпускного коллектора и представляет собой массивную шайбу и идущей к ней проводкой и закрепленную на двигателе при помощи болта.

А вот на 16-клапанных моторах место установки несколько иное, чем расположение датчика детонации на ВАЗ-2107 (инжектор). Из-за того, что головка блока значительно массивнее, датчик расположили ниже – под выпускным коллектором, поэтому доступ к нему ограничен, и зачастую до него добраться можно только из-под авто на эстакаде или смотровой яме.

И хоть место расположения ДД может несколько отличаться из-за конструкции мотора, но подключение его всегда идентично. Так, схема подключения датчика детонации ВАЗ-2109 с инжекторным двигателем, такая же, как и на модели 2114.

Проверка датчика детонации ВАЗ-2110 может выполняться двумя способами.

Первый из них подразумевает наличие тестера, переведенного на замер сопротивления (уровень замера – до 2 кОм).

Проверка датчика детонации тестером

Для проверки всего лишь следует отсоединить колодку с проводкой от ДД и к контактам датчика подключить тестер. Затем следует наносить легкие удары ключом по болту крепления ДД и следить за показаниями на дисплее тестера.

После подключения на дисплей выведется определенное значение сопротивления датчика. В момент удара по болту, сопротивление будет резко возрастать, но затем возвращаться к старому показателю. Если этого не происходит (сопротивление не поднимается, или не возвращается) датчик неисправен и требует замены.

Второй способ не требует какого-либо оборудования и является более эффективным. Для его проведения необходимо запустить мотор, установить обороты на уровне 2000 об/мин. Затем берется рожковый ключ, можно использовать небольшой молоток с металлической наставкой (если доступ к ДД ограничен) и наносятся удары по болту крепления. При исправном ДД после нанесения ударов обороты мотора должны упасть, поскольку такое воздействие будет расцениваться датчиком как детонация и ЭБУ на основе его сигналов уменьшит угол зажигания. После прекращения воздействия на болт обороты должны восстановиться. Если этого не происходит – ДД неисправен.

Детонация в карбюраторном двигателе

Часть рабочей смеси, до которой фронт пламени доходит в последнюю очередь нагревается в результате роста давления со стороны фронта пламени. При достижении температуры самовоспламенения очаги горения в этих зонах, тем не менее, не возникают из-за местного недостатка кислорода и времени протекания первой фазы сгорания, продолжительное протекание которой характерно для пререферийных зон.

Однако несгоревшая смесь в этих зонах чрезвычайно активизируется и оказывается на границе теплового взрыва. Любое местное повышение давления и температуры вызывает самовоспламенение этой части заряда, которое носит взрывной характер.

Ударные волны со стороны таких очагов самовоспламенения вызывают в свою очередь самовоспламенение хорошо подготовленной к этому смеси. Это вызывает еше большее повышение давления, под действием которого фронт пламени принудительно ускоряется. Скорость его может превысить скорость звука и достичь 1500—2300 м/с, что характерно для взрывного горения.

Сгорание в цилиндрах двигателя с искровым зажиганием последних порций заряда после его объемного самовоспламенения, сопровождающееся возникновением ударных волн, называется детонационным.

При отражении ударных волн от стенок камеры сгорания возникает звонкий металлический стук, который является внешним проявлением детонации.

На индикаторных диаграммах на возникновение детонации указывает колебание давления.

Рис. Индикаторная диаграмма работы карбюраторного двигателя при детонационном сгорании

При сильной детонации мощность двигателя падает, растет расход топлива, в отработавших газах появляется черный дым. Ударные волны разрушают масляную пленку на поверхности верхней части цилиндра, что приводит к его интенсивному износу. В дальнейшем могут обгореть кромки поршней, электроды свечей зажигания, прокладки головки блока цилиндров, произойти выкрашивание антифрикционного сплава в подшипниках коленчатого вала и иные разрушения деталей кривошипно-шатунного механизма (КШМ) Таким образом, детонационное сгорание отрицательно влияет на рабочий процесс и долговечность деталей КШМ.

Возникновению детонации способствуют следующие факторы:

  1. Сорт топлива — характеризуется октановым числом, который оценивает антидетонационную стойкость бензина. Чем выше октановое число, тем выше антидетонационные свойства топлива. Октановое число легких фракций бензина меньше, чем у средних и тяжелых фракций. При быстром открытии дроссельной заслонки (например, при интенсивном разгоне) тяжелые фракции поступают в цилиндр с некоторой задержкой, что приводит к детонации в начале разгона из-за временного снижения октанового числа топлива, поступившего в цилиндр. Октановое число автомобильных бензинов (ГОСТ 2084 -77) составляет от 76 до 98 единиц.
  2. Частота вращения коленчатого вала. Увеличение частоты вращения коленчатого вала приводит к росту турбулизации заряда, что влечет за собой увеличение скорости распространения пламени. В результате времени на развитие предпламенных процессов в последних частях заряда становится недостаточно, и детонация снижается. Кроме тою, с увеличением частоты вращения коленчатого вала увеличивается содержание остаточных тазов в рабочей смеси, что также снижает интенсивность предпламенных процессов и приводит к снижению детонации.
  3. Нагрузка. Уменьшение нагрузки сопровождается прикрытием дроссельной заслонки карбюратора, вследствие чего давление и температура заряда в конце процесса сжатия снижается, а коэффициент остаточных газов уг увеличивается. Кроме этого уменьшается количество вводимого рабочею тела, а значит и выделяемая теплота, вследствие чего снижается давление в цилиндре. Поэтому уменьшение нагрузки приводит к снижению детонации и наоборот.
  4. Угол опережения зажигания. Увеличение угла опережения зажигания приводит к более раннему тепловыделению относительно прихода поршня в ВМТ. В результате резко повышается давление, что способствует возрастанию степени сжатия смеси перед фронтом пламени и вызывает появление очагов самовоспламенения. Поэтому с увеличением угла опережения склонность к детонации возрастает и наоборот.
  5. Тепловое состояние двигателя. С ростом температуры деталей камеры сгорания увеличивается вероятность возникновения очагов самовоспламенения и детонации.
  6. Температура и давление воздуха на впуске в цилиндр. Увеличение температуры и давления окружающей среды усиливает вероятность детонации. Поэтому применение наддува в двигателях с принудительным воспламенением затруднительно.
  7. Степень сжатия. Увеличение степени сжатия Е приводит к увеличению температуры и давления в конце процесса сжатия. Следовательно, увеличение Е ограничивается и ее максимально допустимое значение выбирается в зависимости от сорта топлива, формы камеры сгорания, материала поршня, головки блока цилиндров, быстроходности двигателя и способа его охлаждения.
  8. Форма и размеры камеры сгорания. Двигатели с формой камеры сгорания, обеспечивающей наибольшую турбулизацию смеси, более защищены от детонации. С этой точки зрения наиболее рациональными являются камеры сгорания в поршне или клиновые и плоскоовальные камеры с вытеснителями. Уменьшение пути пламени от свечи до периферийных зон камеры сгорания сокращает время его распространения и тем самым снижает вероятность возникновения детонации. Следовательно, детонацию ограничивает применение двух свечей зажигания вместо одной и уменьшение диаметра цилиндра.
  9. Материал поршня и головки блока цилиндров. Материал этих деталей во многом определяет теплоотвод от рабочею тела. Применение алюминиевых сплавов, обладающих высокой теплопроводностью, позволяет снизить требования к октановому числу бензина на 5—7 единиц.

Не следует путать детонационное сгорание с преждевременным самовоспламенением, которое может произойти во время процесса сжатия еще до момента появления искры в результате разогрева oт горячей поверхности центрального электрода свечи зажигания, головки выпускного клапана или нагара. Такое воспламенение носит название калильного зажигания.

Воспламенившаяся от накаленных поверхностей рабочая смесь затем сгорает с нормальной скоростью, однако, момент самовоспламенения неуправляем и со временем наступает все раньше и раньше. При этом давление и температура достигают своего максимума задолго до прихода поршня в ВМТ, что приводит к уменьшению мощности двигателя и его перегреву. Устранить это явление выключением зажигания нельзя, поэтому в таких случаях необходимо просто прекратить подачу горючей смеси.

В некоторых случаях аналогично калильному зажиганию возникает воспламенение топлива, но от сжатия — явление дизилинга. Такое воспламенение наблюдается при выключении зажигания, когда прогретый карбюраторный двигатель не останавливается и продолжает работать с пониженной частотой вращения коленчатого вала, большой нестабильностью и вибрациями. Это явление имеет место при Е > 8,5. Для его устранения применяют автоматическое перекрытие в карбюраторе канала холостого хода при выключении зажигания.