Что такое детонация двигателя и как ее предотвратить?

Что такое детонация двигателя?

Детонация двигателя происходит, когда чрезмерная температура и давление в камере сгорания двигателя вызывают самовоспламенение воздушно-топливной смеси внутри.

Детонация двигателя или стук в двигателе – распространенная проблема, возникающая в транспортных средствах. Это может привести к серьезному повреждению двигателя и других внутренних частей велосипеда или автомобиля.

Как правило, при включении двигателя топливовоздушная смесь воспламеняется. Затем зажигается одно ядро ​​пламени, которое двигает транспортное средство вперед. Однако, когда тепло и давление зажигают эту смесь вместо одного, возникает несколько пламен.  

Затем эти языки пламени сталкиваются с огромной силой и вызывают внезапное повышение давления в цилиндре.

Это резкое повышение давления приводит к перегрузке различных внутренних деталей, таких как поршни, кольца, подшипники, прокладки и т. д., , который известен как детонация или стук.

Каковы симптомы детонации двигателя?

Всякий раз, когда происходит детонация двигателя, она вызывает стук или стук , который можно услышать во время ускорения или открытия дроссельной заслонки. Этот звук отличается от обычного шума выхлопа, так как он высокий и исходит из моторного отсека.

Каковы последствия детонации двигателя?

После детонации она может вызвать от умеренного до серьезного повреждения двигателя , которое может быть необратимым или, по крайней мере, очень дорогостоящим. Детонация может расплавить свечи зажигания, дать трещину в поршневых кольцах, подшипники шатунов и пробить прокладки.

Справочное видео — Что такое стук в двигателе?

Что делать при детонации?

Если вы слышите такой стук или стук, вам следует немедленно убрать педаль газа и остановить автомобиль. Также важно доставить его на станцию ​​техобслуживания, чтобы проверить на наличие повреждений, прежде чем использовать его снова.

Использование во время детонации может усугубить повреждение и привести к долгосрочным проблемам. Кроме того, это может быть небезопасно для водителя.

Понятно, что детонация двигателя может привести к значительным повреждениям автомобиля. Вот несколько способов предотвращения детонации:

Используйте высокооктановое топливо

Октановое число топлива указывает на его способность сопротивляться самовоспламенению. Следовательно, , чем выше октановое число топлива, тем лучше способность топлива сопротивляться самовозгоранию и тем ниже вероятность детонации.

Стандартное октановое число 87 защищает большинство двигателей, но для двигателей с высокой степенью сжатия или наддува может потребоваться топливо с более высоким октановым числом.

Уменьшить степень сжатия

Сжатие в цилиндре определяет тепло в камере и, таким образом, одно может управлять другим. Для обеспечения того, чтобы тепло и давление оставались стабильными и не превышали предельные значения, следует контролировать степень сжатия .  Это можно сделать за счет использования разных головок цилиндров, поршней и прокладок головок.

Проверить угол опережения зажигания

Слишком опережающее опережение зажигания может привести к слишком быстрому повышению давления в цилиндре. Это может привести к детонации. Может быть полезно проверить угол опережения зажигания и сбросить его с помощью в соответствии со спецификациями производителя.

Используйте более холодную свечу зажигания

Кончик свечи зажигания часто является основным источником самовоспламенения. Слишком горячая свеча может удерживать слишком много тепла и вызывать детонацию . Переключение на свечу зажигания в более холодном температурном диапазоне часто может решить эту проблему. Это уменьшит вероятность самовозгорания. Будет полезно, если вы воспользуетесь руководством по свечам зажигания, прежде чем решите купить.

Увеличение мощности охлаждения

Тепло обычно является основной причиной детонации. Избыточное тепло часто может быть связано с неэффективной системой охлаждения. Улучшение системы охлаждения автомобиля путем замены радиатора, установки более качественного вентилятора, кожуха вентилятора или охлаждающей жидкости может помочь увеличить мощность охлаждения.

Что такое детонация двигателя

Детонация (также называемая «искровой детонацией») — это неустойчивая форма сгорания, которая возникает, когда в камерах сгорания вашего двигателя одновременно возникают несколько фронтов пламени. Вместо единого фронта пламени, расширяющегося наружу от точки воспламенения, по всей камере сгорания спонтанно генерируются несколько фронтов пламени. Когда несколько фронтов пламени сталкиваются, они издают резкий металлический звон или стук, который предупреждает вас о том, что происходят неприятные вещи.

Если в вашем двигателе возникла проблема с детонацией, вы, скорее всего, услышите ее при ускорении под нагрузкой, при подаче газа на повышенную передачу или при буксировке двигателя. Детонация происходит из-за того, что топливо с октановым числом и (показатель его детонационной стойкости) не может справиться с повышенным нагревом и давлением, когда двигатель работает под нагрузкой. Когда это происходит, топливная смесь самовоспламеняется, создавая разрушительные множественные фронты пламени.

Легкая детонация может возникнуть практически в любом двигателе и не причинит вреда. Но продолжительная сильная детонация — плохая новость, потому что она бьет по поршням и кольцам. Если проблема не устранена, сильная детонация может повредить двигатель. Он может расколоть поршни и кольца, привести к выходу из строя прокладки головки блока цилиндров, повредить свечи зажигания и клапаны и даже сплющить шатунные подшипники.

Детонация также приводит к потере мощности, поскольку повышение давления в цилиндре происходит слишком быстро для эффективного рабочего хода. Вместо того, чтобы наращивать постепенно, он слишком быстро достигает пика, а затем падает. Результат больше похож на внезапный удар, а не на сильный, постоянный толчок.

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ДЕТОНАЦИИ С ПОМОЩЬЮ ВЫСОКООКТАНОВОГО БЕНЗИНА

Одним из способов предотвращения детонации является использование топлива с более высоким октановым числом. Октановое число моторного топлива является мерой его детонационной стойкости. Октановое число, указанное на насосе заправочной станции, является «октановым числом насоса», которое представляет собой среднее значение октанового числа, полученного в исследованиях и двигателях. Метод определения октанового числа топлива зависит от используемого метода, но чем выше октановое число, тем лучше топливо сопротивляется детонации. Топливо с октановым числом 87 менее устойчиво к детонации, чем топливо с октановым числом 89.или 91.

Октановое число бензина может быть улучшено за счет дополнительной очистки для увеличения доли более тяжелых углеводородов в топливе, за счет использования сырой нефти более высокого качества или за счет добавления этанолового спирта в качестве повышающего октановое число (все эти действия могут увеличить стоимость топлива) .

Тетраэтилсвинец долгое время использовался в качестве антидетонационной присадки для повышения октанового числа бензина. Это была самая эффективная и наименее дорогая добавка, которую можно было использовать для этой цели. Но длительное воздействие свинца связано с многочисленными рисками для здоровья.
Использование этилированного бензина было прекращено в США еще в 1970-х годов, поэтому для повышения
октановое число базового бензина. Добавлены дополнительные усилители октанового числа, такие как МБТЭ, этаноловый спирт, ароматические углеводороды и сильно разветвленные алканы.
к бензину, чтобы соответствовать требованиям октанового числа для адекватной стойкости к детонации.

ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ ПРИСАДКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ОКТАНОВОГО ОКТАНА ТОПЛИВА

Если вы водите старый маслкар и не можете найти бензин с достаточно высоким октановым числом, чтобы предотвратить детонацию в вашем двигателе, и вы не хотите расстраивать свой двигатель, замедляя момент зажигания или уменьшая его степень сжатия, вы можете добавить топливная присадка для повышения октанового числа в топливный бак. Некоторые присадки, повышающие октановое число, также содержат свинец или заменители свинца для защиты выпускных клапанов в двигателях до 19-го поколения. 73 (в которых отсутствуют закаленные седла клапанов) от преждевременного износа. Такие продукты могут повысить октановое число бензина на несколько пунктов в зависимости от используемой концентрации (всегда следуйте указаниям). Но даже этого может быть недостаточно для устранения постоянной проблемы с детонацией зажигания, если ваш двигатель имеет степень сжатия более 10: 1 или оснащен наддувом или турбонаддувом.

Детонация может иметь несколько причин. Все, что увеличивает температуру или давление сгорания (например, турбонаддув или наддув) или увеличивает рабочую температуру двигателя, увеличивает риск детонации. Чрезмерно опережающее опережение зажигания или что-либо, что приводит к тому, что воздушно-топливная смесь работает беднее, чем обычно, также может вызвать детонацию.

Некоторым двигателям требуется топливо премиум-класса (октановое число 91 или выше), и может возникнуть детонация, если вы заполните бак топливом среднего или обычного качества. При легком дросселировании двигатель может нормально работать на менее дорогом топливе, но при резком ускорении или при пробуксовке двигателя под нагрузкой может возникнуть детонация.

Датчик детонации должен обнаруживать вибрации, которые сигнализируют о детонации, и временно замедлять момент зажигания, пока детонация не прекратится. Тем не менее, это не может полностью предотвратить детонацию. Мы советуем использовать марку бензина, рекомендованную в руководстве по эксплуатации или указанную на крышке топливного бака, чтобы свести к минимуму риск детонации.

Другие причины детонации могут включать любые из следующих:

Слишком сильное сжатие может вызвать детонацию. Накопление углеродистых отложений в камерах сгорания, на головках поршней и клапанах может увеличить компрессию до такой степени, что это вызовет детонацию. Углеродные отложения также могут вызывать «преждевременное зажигание» — состояние, при котором горячие точки в камере сгорания становятся точками воспламенения, в результате чего топливо воспламеняется до того, как сработает свеча зажигания. Преждевременное зажигание также заставляет двигатель работать после выключения зажигания.

Скорость накопления отложений зависит от стиля вождения и качества сжигаемого топлива. Углеродные отложения постепенно накапливаются в новом двигателе в течение первых 5000–15 000 миль пробега, а затем выравниваются. Достигается состояние равновесия, когда старые отложения отслаиваются примерно с той же скоростью, что и новые отложения. Нечастое вождение, нечастая замена масла или внутренние проблемы двигателя, такие как изношенные направляющие клапанов или изношенные, сломанные или неправильно установленные кольца, допускающие сжигание масла, могут значительно ускорить накопление отложений.

Чтобы избавиться от отложений, залейте банку «верхнего очистителя» в карбюратор или через корпус дроссельной заслонки при работе двигателя на холостом ходу (следуйте указаниям на продукте). Дайте химикату впитаться в течение рекомендуемого периода времени, затем перезапустите двигатель и продуйте грязь (после этого рекомендуется заменить масло). При необходимости повторите процедуру, если первая очистка не устранила проблему детонации.

Если химическая очистка не смогла удалить нагар, всегда есть метод «итальянской настройки» выдувания нагара из двигателя. Отведите свой автомобиль в место, где мало или вообще нет движения, и вы можете безопасно разогнаться на полном газу до установленного ограничения скорости (или выше, если вы не возражаете рисковать штрафом за превышение скорости). Повторите это несколько раз, затем двигайтесь на высокой скорости не менее 15 минут, чтобы очистить камеры сгорания от нагара.

Если двигатель с большим пробегом настолько сильно закоксован, что химическая очистка и/или жесткая езда не могут удалить углерод, другим вариантом является использование «мягких» абразивных материалов, таких как измельченная скорлупа грецкого ореха, для очистки камер сгорания. Эту работу можно выполнить с установленной головкой блока цилиндров, вынув свечу зажигания, продув среду через свечное отверстие, чтобы выбить нагар, а затем высосав мусор с помощью пылесоса.

Если ваш двигатель имеет степень статического сжатия выше 10:1, единственный способ полностью устранить проблему детонации на откачиваемом газе может состоять в том, чтобы переоборудовать двигатель с поршнями с более низкой степенью сжатия или головками цилиндров с большими камерами сгорания, или замените стандартную прокладку ГБЦ на более толстую, чтобы уменьшить степень сжатия!

Слишком опережающее зажигание может вызвать детонацию . Слишком большое опережение зажигания вызывает слишком быстрое повышение давления в цилиндре. На старых автомобилях с механическим распределителем поворот распределителя для замедления опережения зажигания на несколько градусов и/или замена пружин опережения зажигания, чтобы опережение зажигания не происходило так быстро, может снизить риск детонации, но также ухудшит производительность. На более новых автомобилях с электронной синхронизацией зажигания можно изменить кривую опережения зажигания с помощью специального диагностического прибора.

Перегрев двигателя может вызвать детонацию . На горячем двигателе вероятность детонации искры выше, чем на двигателе, работающем при нормальной температуре. Перегрев может быть вызван низким уровнем охлаждающей жидкости (проверьте на наличие утечек охлаждающей жидкости), неисправной муфтой вентилятора, недостаточным размером вентилятора или отсутствующим кожухом вентилятора, электрическим вентилятором охлаждения, неисправным реле вентилятора или датчиком температуры, залипшим термостатом. закрыт, плохой водяной насос, забитый радиатор или серьезное ограничение в выхлопе, такое как забитый каталитический нейтрализатор, который отводит тепло в двигатель. Плохая теплопроводность внутри двигателя из-за ржавчины или накопления накипи внутри охлаждающих рубашек двигателя также может привести к перегреву двигателя. Проверьте работу вентилятора охлаждения (электрические вентиляторы должны включаться при включении кондиционера) и убедитесь в отсутствии утечек охлаждающей жидкости. Проверьте состояние охлаждающей жидкости. В случае загрязнения добавьте в систему охлаждения бутылку с очистителем системы охлаждения, дайте ей поработать в течение указанного периода времени, затем слейте и промойте систему охлаждения.

Перегретый воздух может вызвать детонацию . На старых автомобилях с карбюратором воздухоочиститель с термостатическим управлением подает горячий воздух для облегчения испарения топлива во время прогрева двигателя. Если дверца управления воздушным потоком заедает, так что в карбюратор продолжает поступать нагретый воздух после того, как двигатель прогрет, в двигателе может возникнуть детонация, особенно в жаркую погоду. Проверьте работу дверцы управления потоком воздуха в воздухоочистителе, чтобы убедиться, что она открывается при прогреве двигателя. Отсутствие движения может означать, что двигатель пылесоса или термостат неисправен.

Если у вас есть воздухоочиститель открытого типа на старом двигателе с карбюратором или воздухозаборник «холодного воздуха» на более новом двигателе с впрыском топлива, воздухозаборник может втягивать нагретый воздух из моторного отсека. Чтобы снизить риск детонации, вам нужен более холодный и плотный воздух снаружи моторного отсека или перед радиатором, поступающим во впускную систему.

Бедные топливные смеси могут вызвать детонацию . Богатые топливные смеси сопротивляются детонации, а бедные — нет. Утечки воздуха в вакуумных линиях, прокладках впускного коллектора, прокладках карбюратора или корпуса дроссельной заслонки, а также прокладках впускного коллектора могут привести к попаданию лишнего воздуха в двигатель. Бедные топливные смеси также могут быть вызваны грязными топливными форсунками, форсунками карбюратора, забитыми топливными отложениями или грязью, забитым топливным фильтром или слабым топливным насосом.

Если топливная смесь становится слишком бедной, также могут возникать «обедненные пропуски зажигания» по мере увеличения нагрузки на двигатель. Это может вызвать колебания, спотыкания и неровный холостой ход.

На соотношение воздух/топливо также может влиять изменение высоты над уровнем моря. По мере подъема на высоту воздух становится менее плотным. Карбюратор, откалиброванный для вождения на большой высоте, будет работать с обедненной смесью, если ездить на более низкой высоте. Изменения высоты, как правило, не являются проблемой для карбюраторов с обратной связью последних моделей и электронного впрыска топлива, поскольку датчики кислорода и барометрического давления компенсируют изменения плотности воздуха и соотношения топлива.

Поршень разрушен преждевременным зажиганием из-за слишком бедной топливно-воздушной смеси при большой нагрузке.

Неподходящие свечи зажигания могут вызвать детонацию . Свечи зажигания с неправильным тепловым диапазоном (слишком горячие) могут вызвать детонацию, а также преждевременное зажигание. Свечи зажигания с медным сердечником имеют более широкий температурный диапазон, чем обычные свечи зажигания, что снижает опасность детонации.

Потеря EGR может вызвать детонацию . Рециркуляция отработавших газов (EGR) оказывает охлаждающее действие на температуру сгорания, поскольку она разбавляет поступающую смесь инертными отработавшими газами. Это снижает температуру горения и уменьшает образование оксидов азота (NOX). Это также снижает риск детонации. Таким образом, если клапан EGR не работает или кто-то отсоединил его или заткнул вакуумный шланг EGR, температура сгорания будет намного выше, что может привести к детонации при нагрузке двигателя.

Чрезмерный турбонаддув может вызвать детонацию. Контроль количества наддува в двигателе с турбонаддувом абсолютно необходим для предотвращения детонации. Турбинный вестгейт сбрасывает давление наддува в ответ на повышение давления во впускном коллекторе. На большинстве двигателей последних моделей соленоид, управляемый компьютером, помогает регулировать работу вестгейта. Неисправность датчика давления во впускном коллекторе, соленоида управления перепускной заслонкой, самой перепускной заслонки или утечки в вакуумных соединениях между этими компонентами может привести к слишком большому наддуву турбокомпрессора, что приведет к преждевременному выходу двигателя из строя, если неисправность не будет устранена. .

Также может помочь улучшенное промежуточное охлаждение. Работа промежуточного охладителя заключается в снижении температуры входящего воздуха после его выхода из турбокомпрессора. Добавление промежуточного охладителя к турбодвигателю, который не имеет промежуточного охлаждения, может устранить детонацию, а также позволяет двигателю выдерживать больший наддув. А если заводской турбодвигатель был доработан, то для предотвращения детонации может потребоваться замена стандартного промежуточного охладителя на более крупный и эффективный интеркулер вторичного рынка.

Неисправный датчик детонации может вызвать детонацию. Многие двигатели последних моделей имеют на двигателе «датчик детонации», реагирующий на частотные колебания, характерные для детонации (обычно 6-8 кГц). Датчик детонации выдает сигнал напряжения, который сигнализирует компьютеру о необходимости кратковременной задержки зажигания до тех пор, пока детонация не прекратится. Датчик детонации обычно можно проверить, постукивая гаечным ключом по коллектору или головке блока цилиндров рядом с датчиком (никогда не ударяйте по самому датчику!) и наблюдая за изменением времени во время работы двигателя на холостом ходу. Если синхронизация не замедляется, возможно, датчик неисправен или проблема может заключаться в электронной схеме управления опережением зажигания самого компьютера.

Иногда датчик детонации реагирует на звуки, отличные от звуков детонации. Шумный механический топливный насос, неисправный водяной насос или подшипник генератора или незакрепленный шатунный подшипник могут вызывать вибрации, которые могут обмануть датчик детонации, заставив его замедлить синхронизацию.

Проблемы с детонацией в двигателях с турбонаддувом и непосредственным впрыском

Некоторые последние модели двигателей с турбонаддувом и непосредственным впрыском топлива могут испытывать детонацию на низких оборотах после холодного запуска или после продолжительной работы на холостом ходу.