Arskama.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем вредна детонация двигателя

Как предотвратить (не допустить) детонацию двигателя.

Многие водители и не подозревают о таком явлении как детонация и часто, при резком наборе оборотов, когда двигатель начинает издавать щёлкающие звуки, многие говорят, что это звенят поршневые пальцы. На самом деле это распространённое заблуждение, пальцы тут не причём, да и как они могут звенеть на новой машине, где все детали ещё не изношены. Щелкающий звук, при резком повышении оборотов, свидетельствует об очень быстром (взрывном) сгорании топлива, которое называется детонация. О ней и методах борьбы с ней, мы и поговорим в этой статье.

Детонация очень вредна для двигателя, так как легко может довести его детали до порчи и даже серьёзного разрушения, например до поломки перемычек поршней и их колец. Подробнее об этом, а так же о том, как распознать и отличить детонацию от калильного зажигания и такого явления как дизелинг, советую почитать вот в этой статье.

Так отчего же чаще происходит детонация и как её предотвратить?

Когда на любом двигателе, при любом диапазоне оборотов и нагрузок, угол опережения зажигания точно подходит для режима работы мотора, причина детонации в двигателе исходит из бензина, с низким октановым числом, то есть в котором недостаточно высокие антидетонационные свойства.

Но детонационные взрывы в цилиндрах могут происходить и при нормальном бензине, октановое число которого 91 или 92. Потому что большинство машин, даже наших отечественных, а точнее рабочий процесс их двигателей, создавался на заводе для 93 бензина (на многих иномарках для 95-го). И во времена когда создавали эти двигатели, ещё не знали, что появится бензин АИ — 91, АИ — 92, А — 92.

А в 99 году прошлого века вошёл в действие новый ГОСТ на бензин и на большинстве заправок исчез 93 бензин и остались АИ 98, 95, 91 и 80-й бензины. И большинство водителей отечественных машин, начали заправлять свои автомобили тем бензином, что дешевле всех (как правило 91-й, так как 80-й имеет уж очень малый октан). На автомобильных заводах, например на нашем отечественном Вазе, предвидели такой расклад событий и позаботились о предотвращении детонации, сделав возможность менять углы установки опережения зажигания, в зависимости от применяемого бензина.

Об этом сказано даже в инструкции по эксплуатации автомобилей. Но жаль, что мало водителей обращают на это внимание и тем самым губят двигатели своих машин и удивляются, почему такой короткий пробег (ресурс моторов) у наших машин. К тому же способность противостоять возникновению детонации у разных типов двигателей даже одного завода разная. И производители машин, для каждой модели откорректировали свои индивидуальные углы опережения зажигания, и эти индивидуальные углы можно увидеть в таблице слева.

Так например, если при заправке жигулёвской классики залить в бак не положенный 93 бензин, а скажем 92, то следует уменьшить угол опережения всего на два градуса (для «копейки» 2101 всего на один градус). Ну а если вы вместо 93-го зальёте АИ — 91, то угол опережения нужно будет уменьшить уже на четыре градуса (для 2101 на два градуса).

Ну а для переднеприводных ВАЗов (восьмёрки, девятки) при заливке 91 бензина, угол опережения следует уменьшить на четыре градуса (для мотора 21083 — 1,5 литра), а для двигателя 2108 — 1,3 литра угол уменьшаем на два градуса. Ну а для самого маленького мотора в 1,1 литра (21081) угол опережения следует уменьшить аж на пять градусов.

На двухцилиндровом моторе автомобиля Ока, при переходе на 91-й бензин вообще ничего не нужно делать, а на Ниве (21213 — 1,7 литра) нужно уменьшить угол всего на один градус. Но всё таки это условные рекомендации завода изготовителя, которые должен знать водитель, но бывает и их следует чуть корректировать, «играясь» с зажиганием, ведь каждый мотор как человек, строго индивидуален. Да и бензин сейчас сплошная гадость, и если написано на заправке например Аи — 95, это ещё не значит, что надпись соответствует действительности.

При изменении угла опережения зажигания под какой то бензин ( с более низким октановым числом), мощность двигателя конечно же чуть снизится, и естественно и крутящий момент. Например при переходе на 91 бензин, ощутимее всех потеряет мощность полтаралитровый мотор Ваз 21083, но не так уж и много, примерно 3,3 процента. А движок 1,3 литра Жигулей ВАЗ 21011 вообще не потеряет паспортную мощность, правда чуть чуть снизится его крутящий момент (всего на полтора процента). А вот крутящий момент на полтаралитровом 21083, упадёт больше всего, примерно на 5,6 — 5,8 процентов.

Ну и при переходе на низкооктановый бензин, и корректировке угла опережения, такой показатель как расход топлива, при крейсерских скоростях (90 — 120 км.ч) немного возрастёт (на более современных переднеприводных машинах), и у каждой машины немного по разному, но в пределах от 0,7 до 4-х процентов. А на жигулёвской классике (от 01 до 06) расход бензина может даже снизиться.

Ну и последний показатель, такой как время разгона машины, не сильно увеличится, примерно не более пяти процентов.

Ну а что же для иномарок, как не допустить детонацию на них? Конечно же конкретно для каждой, дать рекомендации невозможно, ведь их очень много, а модификаций их двигателей ещё больше. Главный совет, который я могу дать водителю иномарки, чтобы он предотвратил детонацию, заливать только тот бензин, который рекомендует завод изготовитель для конкретной модели двигателя.

Ведь если у вас нашлись средства на покупку иномарки, то глупо экономить на более дешёвом топливе. И тщательно выбирать заправки, ну и по возможности заправляться на проверенных, ведь бензин плохого качества попадается всё чаще. Как проверить качество бензина без лаборатории, я написал вот тут.

Ну а если же в вашем регионе не часто бывает бензин нужного октанового числа, то пользуйтесь фирменными присадками к топливу, которых сейчас полно в продаже. Ну и самый последний совет: если же вы всё таки хотите перейти на более дешёвый низкооктановый бензин, то прежде чем это сделать, внимательно изучите устройство вашего двигателя и узнайте, предусмотрена ли там вообще корректировка угла опережения, для перехода на другой бензин. И если да, то найдите точные цифры градусов корректировки угла именно для вашего двигателя, для перехода на другой бензин.

Только так вы сможете предотвратить детонацию вашего двигателя, и исключить его порчу, ведь вместо экономии копеек на бензине, можно наоборот попасть в большие расходы по ремонту; удачи всем.

Все о KIA Bongo

начну с того что процесс детонации довольно вреден для мотора, так как оказывает разрушительное воздействие не только на цилиндры и поршни, но и на коленчатый вал. по большому счёту от детонации разрушаются все узлы двигателя.

для начала я думаю стоит рассмотреть все четыре такта хода коленчатого вала:

1-й такт. Впуск. Соответствует 0° — 180° поворота коленвала. Через открытый

от 345—355° впускной клапан воздух поступает в цилиндр, на 190—210° клапан закрывается. По крайней мере до 10-15° поворота коленвала одновременно открыт выхлопной клапан, время совместного открытия клапанов называется перекрытием клапанов.

2-й такт. Сжатие. Соответствует 180° — 360° поворота коленвала. Поршень, двигаясь к ВМТ (верхней мёртвой точке), сжимает воздух в 16(в тихоходных)-25(в быстроходных) раз.

Читать еще:  Двигатели тойота маджеста характеристик

3-й такт. Рабочий ход, расширение. Соответствует 360° — 540° поворота коленвала. При распылении топлива в горячий воздух происходит инициация сгорания топлива, то есть частичное его испарение, образование свободных радикалов в поверхностных слоях капель и в парáх, наконец, оно вспыхивает и сгорает по мере поступления из форсунки, продукты горения, расширяясь, двигают поршень вниз. Впрыск и, соответственно, воспламенение топлива происходит чуть раньше момента достижения поршнем мёртвой точки вследствие некоторой инертности процесса горения. Отличие от опережения зажигания в бензиновых двигателях в том, что задержка необходима только из-за наличия времени инициации, которое в каждом конкретном дизеле — величина постоянная и изменению в процессе работы не подлежит. Сгорание топлива в дизеле происходит, таким образом, длительно, столько времени, сколько длится подача порции топлива из форсунки. Вследствие этого рабочий процесс протекает при относительно постоянном давлении газов, из-за чего двигатель развивает большой крутящий момент. Из этого следуют два важнейшие вывода.

1. Процесс горения в дизеле длится ровно столько времени, сколько требуется для впрыска данной порции топлива, но не дольше времени рабочего хода.
2. Соотношение топливо/воздух в цилиндре дизеля может существенно отличаться от стехиометрического, причем очень важно обеспечить избыток воздуха, так как пламя факела занимает небольшую часть объема камеры сгорания и атмосфера в камере должна до последнего обеспечить нужное содержание кислорода. Если этого не происходит, возникает массивный выброс несгоревших углеводородов с сажей — «тепловоз „даёт“ медведя».).

4-й такт. Выпуск. Соответствует 540° — 720° поворота коленвала. Поршень идёт вверх, через открытый на 520—530° выхлопной клапан поршень выталкивает отработавшие газы из цилиндра.

становится понятным на каком из 4 — х тактов происходит детонация, это третий такт хода коленвала. в более тяжёлых случаях, детонация происходит во 2 -м такте, 3-м такте и между ними.

прочтите 3-й такт внимательно, и тогда вам будет понятно как происходит воспламенение топлива в исправном дизеле.

что такое детонация- скажу просто-процесс сгорания становится неконтролируемым. Это вызывает термическую и механическую перегрузку мотора. При неконтролируемом сгорании возникают ударные волны с экстремально высоким давлением и высокими температурами, которые создают соответствующую сверхнагрузку на детали двигателя.
можно углубиться в описание сего процесса, но думаю это лишнее, ведь мы уже знаем что такое детонация , хоть и поверхностно.

Добавлено (21.02.2013, 09:36)
———————————————
ПРИЧИНЫ ДЕТОНАЦИИ:
1 ПРИМЕНЕНИЕ ТОПЛИВА С НИЗКИМ ЦЕТАНОВЫМ ЧИСЛОМ !
2 НЕПРАВИЛЬНОЕ ОПЕРЕЖЕНИЕ ЗАЖИГАНИЯ( РАННЕЕ)!
3 НЕИСПРАВНАЯ (НЫЕ) ФОРСУНКА!
4 ПРИМЕНЕНИЕ ПРИСАДОК К ДТ!
5 ПУСК МОТОРА ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ!
6 ПРИМЕНЕНИЕ ПРОКЛАДКИ ГОЛОВКИ БЛОКА ЦИЛИНДРОВ НЕ СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ ТОЛЩИНЫ!
7 можно отнести к причине детонации ещё такой фактор, как нехватка кислорода, или его сверхдостаточность
8 применение для пуска мотора (быстрого запуска) эфира, газа. передазировка последних.

топливная аппаратура -Common rail- более уязвима к процессу детонации, ведь в отличии от обычной топливной(механической), форсунки системы Common rail выполняют впрыск дт в камеру сгорания в несколько этапов- предварительный впрыск(пилотный) и основной, до 9 циклов.
неисправная форсунка Common rail имеет неконтролируемый впрыск топлива в камеру сгорания, в следствии чего процесс детонации более агрессивен. в этом случае мы отчётливо слышим звонкий стук, металлический, так называемый (пальцезвон). это физическое явление(пальцезвон) можно наблюдать на моторе при определённых нагрузках и оборотах коленчатого вала. обратите внимание, при этом явлении, из выхлопной трубы, зачастую валит чёрный дым(не сгоревшее топливо)
стук (пальцезвон), может быть нарастающим при увеличении оборотов и нагрузки на мотор.

о неисправной форсунке Common rail :
рабочий диапазон давления в топливной системе Common rail от 1000 до 2500 бар- это очень высокое давление! струя топливного тумана с наконечника форсунки может запросто отрезать вам палец! будьте аккуратны, и соблюдайте технику безопасности!

неисправная форсунка влечет за собой массу явлений , которые негативно сказываются на работе дизеля, основное из которых та самая детонация!
хочу напомнить, что знакомый нам (пальцезвон) может издавать не только детонация, но и сама форсунка! при работе гидравлики внутри форсунки ,учитывая сверхвысокое давление,при неисправном обратном клапане , иглы, распылителя, форсунка начинает стучать. стучит(постукивает) игла, зависшая в распылителе. причина зависания иглы может быть завоздушивание форсунки( бедность горючего). также это может быть следствием неисправной иглы и распылителя.

свободная информация взята из источника-wikipedia-

Добавлено (21.02.2013, 11:58)
———————————————
КАКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ КОВАРНОЙ ДЕТОНАЦИИ?
1 прогар поршня и его поломка
2 поломка колец
3 раскол гильзы( микротрещина)
4 поломка шатуна или загиб
5 пробивание прокладки гбц
6 прогар клапана

Бить аккуратно, но сильно: что такое датчик детонации и как его проверить без сканера?

Есть в автомобиле такой датчик – датчик детонации. Многие знают, что он существует, некоторые даже скажут, что он каким-то чудесным образом как-то следит за детонацией (назначение датчика выдаёт его название). А что дальше? Как он это делает и что будет, если он вдруг перестанет работать? И как узнать, что он не работает? Всё намного проще, чем кажется.

Что такое детонация и зачем за ней следить ​

Все знают, что для работы двигателя внутреннего сгорания требуется то самое сгорание – воспламенение топливной смеси. Для этого в бензиновом моторе есть свеча зажигания, которая поджигает смесь в конце такта сжатия.

Обычная скорость распространения фронта пламени составляет 30-50 м/с. Но иногда возникает такая штука, которая правильно называется сгорание во фронте ударной волны. В этом случае скорость сгорания может возрастать до 2000 м/с. Складывается ситуация, когда нормального распространения фронта пламени уже нет – есть взрыв. А это и есть детонация.

С точки зрения физики выглядит довольно занудно, но если упростить, то можно сказать, что нарушается порядок сгорания топливно-воздушной смеси. При детонации фронт пламени даже не успевает дойти до краёв камеры сгорания, и смесь там самовоспламеняется под действием возрастающих температуры и давления.

При детонации возникает звук, услышав который, было принято говорить про «стучащие пальцы». Разумеется, поршневые пальцы во время детонации не стучат – не те там зазоры. Звенеть начинают сами стенки камеры сгорания.

Ещё иногда с детонацией путают совсем уж другое явление, при котором мотор не хочет останавливаться после выключения зажигания сразу, а иногда даже может прокрутить «в обратку» (конечно, речь идёт в первую очередь о старых карбюраторных моторах). Само собой, это не детонация, а калильное зажигание – явление, при котором топливно-воздушная смесь загорается сама по себе от слишком горячих деталей (например, от перегретых свечей зажигания с неправильно выбранным калильным числом). Впрочем, если детонация зашла слишком далеко и мотор от неё страдает со слишком завидной регулярностью, она вполне может вызвать калильное зажигание – детонация приводит к перегреву мотора.

Детонация – штука очень вредная. Она вызывает колоссальные ударные нагрузки на детали ЦПГ, она вполне может разрушить и поршневые кольца, и сами поршни. А если не обращать на неё никакого внимания, то и блок.

Подробно о причинах детонации рассказывать не буду – есть риск надолго уйти в сторону от датчика детонации и потонуть в болоте ньютонианства и менделеевщины. Если коротко, причин много: от плохого или «неправильного» бензина с низким октановым числом до кривой прошивки при чип-тюнинге. Впрочем, при очень кривом чип-тюнинге диагностику могут просто «порезать», и ошибки по датчику детонации не будет. Будет только звук. А ещё могут быть виноваты нагар на поршнях и в камере сгорания, бедная смесь, перегрев мотора или езда на слишком низких оборотах при высокой нагрузке.

Читать еще:  Двигатель 840 на какие машины

Все современные моторы работают на грани детонации (как правило, при очень раннем угле опережения зажигания). В этом случае удаётся получить максимальный КПД. В эпоху трамблерных моторов с автоматами угла опережения зажигания добиться очень точного угла было сложно, поэтому тогда «пальцы стучали» часто.

Сейчас за угол опережения отвечает совсем небольшой датчик детонации, сигнал с которого позволяет позволяет изменять и этот угол, и при необходимости – состав топливной смеси.

Если датчик перестанет корректно работать, теоретически ничего страшного быть не должно: зажигание должно стать позже (в ЭБУ моторов такой отказ предусмотрен, и в случае, если ЭБУ потеряет сигнал, коррекция угла будет невозможной, но зажигание станет слишком поздним), детонации не будет, но ехать машина будет заметно хуже. Возможны и другие последствия: перегрев мотора, нагар на свечах, тот самый звук детонации, калильное зажигание, рост расхода бензина. Многое зависит от того, чем вызвана сама детонация. Если на моторе с прямым впрыском насмерть загажена камера сгорания, никакое смещение угла к позднему значению не спасёт. Ну и, конечно же, может загореться Check Engine. Что в этом случае делать?

Найти и обезвредить!

Разумеется, самый простой способ – это подключить сканер и считать ошибку. Но вряд ли у всех автолюбителей где-то в кладовке между дрелью и микроскопом лежит диагностический сканер (всякую ерунду из китайских магазинов я сканером не называю принципиально, хотя не отрицаю способность этой ерунды иногда что-нибудь показать). Поэтому попробуем обойтись без сложного оборудования.

Сначала надо этот датчик найти. Звучит смешно, но это так. Искать его нужно на блоке цилиндров. Проще всего дело обстоит с рядными «четвёрками»: датчик детонации обычно стоит ровно посередине блока между вторым и третьим цилиндрами. Там его и ищите, обычно – чуть ниже впускного коллектора. Такое расположение датчика на блоке позволяет ему «услышать» детонацию всех четырёх цилиндров, причём расположение мотора – продольное или поперечное – на положение датчика никак не влияет.

Сами датчики бывают двух типов: резонансные и широкополосные. Задача у них одна на всех: обнаружить стук в моторе (то есть ту самую детонацию), но алгоритмы работы немного разные. Резонансный датчик настроен на определённую частоту детонации, в которой он и проверяет шум. Частоту рассчитывают по формуле f(кГц)=900/( * r), где r – радиус поршня, а – число Пи (3,1415. ). Если резонансный датчик слышит на этой стук с этой частотой, он впадает в панику и просит ЭБУ принять соответствующие меры. «Слышит» он их с помощью пьезоэлемента. Таким образом, датчик – это просто акселерометр, который способен преобразовать колебания блока в электрические сигналы.

Широкополосный датчик тоже слушает звук, но он не сконцентрирован на какой-то определённой частоте, а просто передаёт в ЭБУ все стуки. А тот уже сам думает, детонация это или нет и что теперь делать.

Отличить эти датчики просто: к резонансному подходит один провод, к широкополосному – два.

Если ЭБУ понимает, что началась детонация, оно начинает изменять угол опережения, делая зажигание более поздним. Поменяет и послушает датчик. Есть детонация? ОК, ещё немного подвину. Пропала? Отлично, вот так и поедем!

Допустим, датчик удалось найти и даже снять с машины. Что дальше? Есть несколько простых способов его проверки, но я традиционно расскажу только о самом элементарном. Для этого понадобится мультиметр, который умеет измерять очень маленькое напряжение – тысячные доли вольта, милливольты (проверьте свой – у моего, купленного когда-то за 120 рублей, порога не хватает). Выставляем мультиметр в режим измерения напряжения, к корпусу датчика прикладываем «минус», а плюсовой щуп аккуратно прижимаем к разъёму управляющего контакта. Теперь нужно зажать датчик в кулаке и немного постучать кулаком по столу. Так как пьезоэлемент ушей не имеет, слышит он именно удары, и исправный датчик реагирует на них изменением напряжения. Изменения очень маленькие – приблизительно в пределах 150 мВ, а если стучать слабенько, то и вовсе 30-40. В этом случае (если хотя бы этот минимум есть) нужно стукнуть кулаком с датчиком чуть сильнее. Если напряжение в момент удара хотя бы немного скакнуло повыше, датчик исправен. Если же никакой реакции на удары нет, датчик, скорее всего, умер. Стучать по нему молотком в попытке его реанимировать смысла нет – больше шансов добить очень чувствительный пьезоэлемент, чем восстановить работоспособность датчика.

Теоретически можно ещё проверить сопротивление датчика, но для этого нужно знать точное значение сопротивления датчика с вашей машины. Удары как-то проще и надёжнее.

Что делать дальше?

Есть, конечно умельцы, которые эти датчики восстанавливают или подбирают похожий датчик от другой машины, «подпиливая» его по месту дополнительными резисторами и конденсаторами. Наверное, иногда другого выхода нет (ну, может, они ездят на Bugatti Veyron, и найти этот датчик быстро и дёшево не получается), но всё-таки лучший способ – поставить новый и успокоиться, благо стоит обычно недорого. К сожалению, в жизни бывают ситуации сложнее: датчик рабочий, а какие-то ошибки он не показывает.

Тут всё просто: надо проверять проводку. В ней тоже бывают «глюки», а показания датчика детонации для нормальной работы ЭБУ должны быть точными.

Ну и последнее. Иногда датчик детонации может сходить с ума от посторонних шумов, которых мотор издавать не должен. Цоканье гидрокомпенсаторов, «дизеление», трески фазовращателей, стук цепного ГРМ – все эти посторонние звуки иногда случайным образом датчик может посчитать детонацией. В этом случае должны насторожить ненормальные углы опережения зажигания, хотя сам датчик окажется исправным.

Как я уже говорил, датчик детонации – не та деталь, выход из строя которой остановит машину. Нет, ехать она будет. Но расслабляться не стоит, потому что если детонация есть, она убивает мотор очень быстро. Особенно современный мотор – небольшого объёма и с наддувом. Так что если есть какие-то подозрения, лучше сразу поехать в сервис.

Стук в двигателе

Сту́к в дви́гателе (англ. engine knock ) возникает при быстром (взрывном) сгорании топливо-воздушной смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. На слух он воспринимается как металлический «звон» или стук. Это нежелательный режим работы двигателя, так как в цилиндре возникает повышенное давление и перегрев, и элементы конструкции цилиндра испытывают повышенные нагрузки, на которые они не рассчитаны, мощность двигателя снижается, а выбросы вредных веществ возрастают. При интенсивном воздействии эти нагрузки быстро приводят к повреждению цилиндра и неисправности двигателя.

Стук в двигателе иногда называют детонацией или детонационным сгоранием смеси, однако это название не отражает физику явления. Сгорание смеси в цилиндре двигателя, как при поджигании искрой, так и при преждевременном самовоспламенении смеси в горячих очагах, как правило, не сопровождается образованием детонационных волн. В соответствии с амплитудой волн давления, возникающих в цилиндре при быстром сгорании смеси, различают нормальный режим горения (без стука) и режим, в котором возникает стук. Последний режим, в свою очередь, подразделяется на обычный стук (англ. conventional knock) различной интенсивности и детонационный стук (англ. super-knock или deto-knock) согласно пиковым значениям давления [1] . Детонационный стук является особенно нежелательным, так как давление, возникающее в волне детонационного сгорания, может сразу разрушить цилиндр.

Возникновение стука связывается с эффектами аномального горения смеси в цилиндре: самовоспламенением смеси до её зажигания искрой или пристеночным воспламенением горячими элементами конструкции или посторонними частицами в цилиндре [2] . Вероятность возникновения стука повышается с увеличением степени сжатия и нагрузки на двигатель, а также с уменьшением октанового числа топлива. Для предотвращения стука применяются электронные системы управления зажиганием, а в топливо добавляют антидетонационные присадки, такие как ММА (монометиланилин) или МТБЭ (метил-трет-бутиловый эфир).

Читать еще:  Bau двигатель что это такое

Содержание

  • 1 Причины
  • 2 Датчики стука
  • 3 Детонация и иные явления
  • 4 См. также
  • 5 Примечания
  • 6 Литература
    • 6.1 Обзоры

Причины [ править | править код ]

При сжатии поршнем топливовоздушная смесь значительно нагревается (адиабатическое сжатие), что и обеспечивает лёгкость её воспламенения электрическим разрядом на свече зажигания. При нормальном характере горения в цилиндре фронт воспламенения распространяется в заряде топливовоздушной смеси за счёт тепловой конвекции: свежие слои топливовоздушной смеси воспламеняются за счёт нагрева фронтом реакции, кроме того процесс горения инициируется свободными радикалами — продуктами реакции во фронте воспламенения. Это относительно медленный процесс, поэтому фронт спокойного горения стационарной смеси распространяется не быстрее 0,2—0,3 м/сек, то есть, с дозвуковой скоростью.

В работающем двигателе смесь не является стационарной, она очень быстро и турбулентно перемещается со скоростями, имеющими тот же порядок величины, что и скорости движения сопряжённых деталей (поршней, или их аналогов). Поэтому фронт горения фактически распространяется от свечи к периферии со скоростью порядка единиц-десятков метров в секунду (дозвуковая скорость). При этом, естественно, повышается температура и давление в камере сгорания, но повышаются равномерно по всему объёму.

При детонации начало распространения фронта горения также повышает температуру и давление в камере сгорания, но этот скачок вызывает воспламенение топливовоздушной смеси уже не теплопроводностью от фронта пламени, а от самого скачка температуры и давления (ударной волны), которая двигается со сверхзвуковой скоростью (относительно скорости звука в воздухе, в цилиндре воспламенение происходит со скоростью звука в сжатом и нагретом газе камеры сгорания), поэтому повышение давления не успевает равномерно распространиться по всему объёму, а концентрируется в зоне фронта ударной волны, где достигает очень больших величин, поддерживающих эту волну далее. Скорость фронта ударной волны составляет порядка сотен и тысяч метров в секунду. Явление сходно со взрывом, близким к бризантному. Эта ударная волна, натолкнувшись на стенки, создаёт очень большие локальные нагрузки в металле, характерный металлический звук, и при длительном действии может вызвать тяжелые повреждения в двигателе.

Детонационное сгорание возникает, если в силу каких-то причин чрезмерно повышается скорость движения фронта горения, который начинает самоускоряться, быстро доходя до сверхзвуковых скоростей. Такими причинами могут быть чрезмерный нагрев топливовоздушной смеси (в силу различных причин), а также свойства топлива (как изначальные, так и формируемые в ходе рабочего цикла), понижающие его температуру воспламенения (например, из-за накопления органических пероксидов в ещё несгоревшей части топливной смеси). Детонационное сгорание возникает, когда для воспламенения достаточно только фронта сжатия, идущего от воспламенённого участка (можно называть скачком давления, распространяющегося от точки инициации смеси).
Практически, факторами, приводящими к детонации, являются: слишком ранний момент зажигания (давление и температура избыточны); перегрев двигателя, недостаточная детонационная стойкость моторного топлива; снижение детонационной стойкости топливовоздушной смеси при значительном попадании моторного масла в камеру сгорания; избыточные отложения нагара, который может увеличить степень сжатия.
Стойкость топлив к детонации повышают антидетонаторы (например, метил-трет-бутиловый эфир — который разрешён к применению, или тетраэтилсвинец, который запрещён для автомобилей, и другие добавки).

Датчики стука [ править | править код ]

Для обнаружения стука в двигателе внутреннего сгорания, на блоке цилиндров размещаются специальные датчики детонации [en] * (англ. knock sensor ). Часто роль датчика детонации исполняет пьезоэлемент, который, фактически, представляет собой акустический микрофон. Сильные колебания, возникающие при детонации, передаются через стенку блока цилиндров на датчик, и, чем сильнее вибрация, тем больше амплитуда генерируемого электрического сигнала. Сигнал с датчика обрабатывается электронным блоком управления двигателя [en] (ЭБУ) на двигателях с инжекторной системой подачи топлива. В случае обнаружения детонации, ЭБУ уменьшает угол опережения зажигания (УОЗ) до более безопасного значения.

Электронный блок управления выбирает оптимальный УОЗ исходя из октанового числа топлива, нагрузки на двигатель и наблюдаемых условий возникновения детонации, что позволяет добиться наиболее полного сжигания топливо-воздушной смеси в цилиндрах и увеличения мощности.

Детонация и иные явления [ править | править код ]

Детонацию не следует путать с другим отчасти похожим процессом, который носит название калильного зажигания. В отличие от детонации, возникающей на переходных режимах работы двигателя при разгоне, калильное зажигание возникает при постоянной работе двигателя в режиме, близком к полной мощности. Симптомы его отчасти схожи — стуки в двигателе, внезапные провалы тяги под нагрузкой. Однако природа его иная и состоит в спонтанном самовоспламенении топлива без участия искры при контакте с раскалёнными до температуры в 850…900° С тепловым конусом изолятора свечи зажигания, другими её частями, тарелкой выпускного клапана, локальным дефектом обработки или скоплением нагара на стенке камеры сгорания. Детонационного сгорания при этом не происходит, а происходит лишь смещение момента воспламенения рабочей смеси, примерно как при неправильно выставленном опережении зажигания, а также нарушение предусмотренного конструкторами характера распространения фронта пламени в камере сгорания (из-за того, что её поджиг производится в другой точке). В пределе это может привести к повреждению двигателя — оплавлению свечи, перегреву поршня, прогару выпускных клапанов, но в целом калильное зажигание не столь разрушительно, как детонация. Калильное зажигание устраняется установкой более «холодных» свечей зажигания (с высоким калильным числом, коротким тепловым конусом и хорошим теплоотводом).

Не следует путать детонацию и с иногда встречающимся на карбюраторных моторах явлением самопроизвольной работы двигателя с неустойчивыми оборотами после выключения зажигания (самовоспламенение топлива, «дизелинг»). Сущность его в самовоспламенении подаваемой в цилиндр топливовоздушной смеси, происходящем при вращении коленчатого вала с низкой частотой, продолжающемся после выключения зажигания по инерции. При такой низкой частоте вращения коленвала и, соответственно, скорости движения поршня парам бензина в цилиндре порой хватает времени для того, чтобы самовоспламениться в конце такта сжатия. Их вспышка толкает поршень, который в свою очередь проворачивает коленчатый вал ещё на несколько оборотов. После замедления его вращения возможно повторение процесса, в результате чего возникает иллюзия, что мотор продолжает работать, хотя на самом деле зажигание выключено и частота обращения коленчатого вала намного ниже, чем при холостом ходе, да к тому же не постоянна, поскольку вспышки в цилиндрах (или даже одном единственном цилиндре) происходят нерегулярно. Особенно вероятно возникновение данного явления на новом или недавно отремонтированном двигателе с хорошей компрессией либо на моторе, у которого степень сжатия по причинам технологического характера немного отличается от паспортной в большую сторону (находится в верхней границе технологического допуска). Ничего общего с детонацией или калильным зажиганием это явление не имеет и, в отличие от них, практически безвредно для двигателя, хотя и доставляет беспокойство водителю. Наиболее радикальный способ борьбы с ним — отключение подачи топлива после выключения зажигания за счёт клапана в топливной магистрали.

См. также [ править | править код ]

  • Октановое число
  • Детонационная стойкость топлив
  • Разнос двигателя

Примечания [ править | править код ]

  1. ↑Reitz e.a., Knocking combustion in spark-ignition engines, 2017, p. 87.
  2. ↑Heywood, Internal combustion engine fundamentals, 1988, p. 450.

Литература [ править | править код ]

Heywood J. B. Internal combustion engine fundamentals. — McGraw-Hill, 1988. — 930 p. — ISBN 978-0070286375.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector