Что такое детонация
Детонация – это аномальный процесс сгорания топлива в двигателе. Происходит в виде серии взрывов самовоспламенившегося топлива в камерах сгорания двигателя. Сопровождается металлическими стуками, перегревом, потерей мощности.
При нормальной работе бензинового двигателя автомобиля процесс сгорания топлива в камерах сгорания происходит плавно: до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ) проскакивает искра между электродами свечи зажигания, воспламеняя топливную смесь. Фронт пламени со скоростью 50-80 м/с распространяется по всему объему камеры сгорания. Давление газов на поршень при этом оптимальное. Соотношение нарастания давления к углу поворота коленчатого вала 1,5-2 бар/градус. Детали поршневой группы не испытывают перегрузки.
При самовоспламенении топлива «плавность» распространения фронта пламени нарушается. Происходит взрыв с последующей ударной волной до 2500 м/с. От нее начинаются взрывы по всей камере сгорания, порождая череду ударных волн. Скачком поднимается температура и давление в камере сгорания. Скорость детонационного сгорания очень высокая. При этом слышны удары этих волн – металлический стук при работе двигателя. Последствия такого механического и температурного воздействия на двигатель резко отрицательные, зачастую приводят к его капитальному ремонту.
Признаки детонации
— Дробный металлический стук высокого тона в двигателе при нажатии на педаль «газа».
Допускается кратковременная детонация при нажатии на педаль газа при движении автомобиля со скоростью 40-60 км/ч на прямом отрезке дороги. Возникновение стука на иных скоростях или при движении в гору свидетельствует о проблемах в работе системы зажигания двигателя или применении некачественного бензина.
— Перегрев двигателя.
Так как при наличии детонации температура в камерах сгорания резко возрастает, двигатель постоянно перегревается.
— Снижение мощности и приемистости двигателя.
Сопротивление движению поршней резко возрастает, так как давление в цилиндрах становится огромным.
Причины детонации
— Применение топлива с октановым числом не соответствущим данному двигателю.
Оно может начать взрываться еще до момента воспламенения от свечи зажигания. Это происходит при так называемой низкой детонационной стойкости топлива (применение низкооктанового топлива на двигателях с высокой степенью сжатия). Например, если заливать 80-й вместо 92-го в двигатель 21083 имеющий степень сжатия 9,8-10,5.
— Нарушение угла опережения зажигания (слишком ранний).
— Нагар на стенках камер сгорания и клапанах.
Топливо самовоспламеняется вызывая детонацию, от раскаленного нагара.
— Применение свечей зажигания не соответствующих по калильному числу для данного двигателя.
Топливо самовоспламеняется от раскалившегося изолятора свечи зажигания (холодные свечи).
Последствия детонации
Механические и тепловые нагрузки при детонации в двигателе огромны, как следствие страдает цилиндро-поршневая группа, кривошипно-шатунный и клапанный механизмы.
— Разрушаются перегородки поршней, сами поршни могут оплавиться.
— Разрушаются кромки тарелок клапанов.
— Выходят из строя шатунные вкладыши и пальцы поршней.
Как бороться с детонацией
— Применять качественный бензин по октановому числу соответствующий своему двигателю.
— Применять свечи зажигания соответствующие по калильному числу данному двигателю.
— Точно выставить требуемый угол опережения зажигания, требуемый для конкретного двигателя.
Угол опережения выставляется на карбюраторных двигателях, на инжекторных это функция блока управления ЭСУД.
— Следить за исправностью элементов системы зажигания.
Неправильно работающие или вообще вышедшие из строя датчики вакуумного и центробежного опережения зажигания в трамблере карбюраторного двигателя сведут на нет все попытки правильно установить момент зажигания.
— Проверить правильность расположения установочных меток привода ГРМ двигателя.
В случае их смещения нарушаются фазы газораспределения и выставить правильный угол опережения зажигания будет невозможно.
— Применять моторные масла соответствующего качества.
Чтобы не образовывался нагар на стенках камер сгорания и днищах поршней двигателя.Примечания и дополнения
— Иногда постоянную детонацию принимают за стук клапанов (при увеличенных тепловых зазорах). Поэтому прежде чем пытаться отрегулировать клапана стоит поменять бензин и отрегулировать момент зажигания.
— Так же детонация в народе имеет другое название: «пальцы поршней стучат». На самом деле к стуку поршневых пальцев это явление не имеет ни какого отношения.
Еще статьи по двигателям
— Прогорел клапан, признаки, причины
— Прогорела прокладка головки блока цилиндров, признаки, причины
— Безразборная диагностика клапанного механизма двигателя
twokarburators.ru
Силовая установка автомобиля работает за счет сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах. Процесс горения должен проходить по определенным условиям, чтобы обеспечить максимальный выход энергии с дальнейшим её преобразованием в механическое действие. Одно из нарушений процесса горения топлива — детонация двигателя.
Возникновение детонации в цилиндрах сопровождается металлическим звоном. При этом сам мотор вибрирует, что передается на кузов, а также запозданием прекращения работы (после отключения зажигания двигатель некоторое время еще работает). Если эти симптомы появились – в цилиндрах двигателя происходит детонационное сгорание.
В бензиновом двигателе топливовоздушная смесь, которая закачана в цилиндры, предварительно сжимается поршнем, что обеспечивает смесеобразование и повышение температуры, которая сказывается на воспламеняемости. Находящуюся под давлением смесь поджигает искра свечи зажигания. При этом образуется фронт пламени, который распространяется по всему объему от точки воспламенения к краям. Процесс распространения медленный – 20-30 метров в секунду. Сгорание топлива сопровождается возрастанием температуры внутри цилиндра и давления, которое и выступает как энергия, преобразуемая в механическое действие.
Детонационное сгорание – процесс, при котором возрастание давления и температуры приводит к появлению окислительных процессов компонентов смеси, что становится причиной возникновения дополнительного очага воспламенения. В результате фронт пламени распространяется быстрее, чем при нормальном горении (скорость распространения пламени превышает 1500 м/сек). Вместо одного очага (от свечи) становится два (второй – самопроизвольный), при этом фронт пламени каждого из них идет навстречу друг другу.
В цилиндре от такого процесса происходит взрыв смеси, а не постепенное распространение пламени. Столкновение двух фронтов пламени приводит к увеличению давления и температуры. А это приводит к усилению ударных нагрузок на цилиндропоршневую группу и кривошипно-шатунный механизм, а из-за температуры перегревается мотор.
Детонационное сгорание и калильное зажигание часто путают между собой. Коротко охарактеризовать их можно так: калильное зажигание – самопроизвольное воспламенение смеси от сильно разогретых элементов, расположенных в цилиндре. Детонация – самостоятельное поджигание смеси в результате воздействия давления (при сильном сжатии смеси происходят процессы, приводящие к самовоспламенению).
При этом детонация — процесс, который возникает при резкой смене режима работы двигателя и носит кратковременный характер. Она появиться может при резком нажатии на педаль газа. В результате смесь обогащается, но обороты двигателя еще не соответствуют требуемым. Из-за богатого топливом состава смеси возникает детонационное сгорание, но как только мотор выйдет на нужные обороты, детонация исчезает и процесс горения становится нормальным.
Калильное зажигание – следствие детонации. Если по каким-то причинам детонационное сгорание продлится длительное время, высокая температура, появляющаяся при детонации, разогреет элементы в камере сгорания и самовольное возгорание смеси будет происходить уже от них.
Причины появления детонации:
Воздействия ударных нагрузок и температуры пагубно влияет на элементы ЦПГ, клапанов, свечей.
Ударные нагрузки приводят к:
Высокая температура оплавляет днище поршня (вплоть до полного прогорания), подгорают седла и кромки клапанных тарелок, оплавляются свечные электроды, повреждается прокладка ГБЦ.
При появлении детонации в первую очередь обращаем внимание на качество бензина. Благодаря смене топлива от проблемы избавляемся. Далее уже проверять остальные условия – выставить зажигание, проверить работу топливной системы и т. д.
Если появляется калильное зажигание, то в этом случае помогает раскоксовка мотора.
avtocity365.ru
Детонация двигателя - это процесс самопроизвольного воспламенения горючей смеси в цилиндрах, носящий характер взрывной волны. Чаще детонации подвержены бензиновые двигатели, в которых рабочая смесь воспламеняется принудительно, но иногда явления детонации проявляются и у дизелей.
Попробуем разобраться в физической природе детонации и причинах, вызывающих ее, пристальнее рассмотрев процесс сгорания топлива в цилиндрах двигателя.
Попавшая в цилиндр двигателя во время такта впуска горючая смесь перемешивается с остатками отработавших газов, образуя рабочую смесь, и начинает быстро сжиматься в процессе такта сжатия. На подходе поршня к верхней мертвой точке рабочая смесь сильно разогревается за счет сжатия и контакта с горячими деталями кривошипно-шатунного механизма, после чего в требуемый момент цикла воспламеняется искрой зажигания. 
Горение распространяется по объему камеры сгорания лавинообразно, увеличивая давление в цилиндре, толкая поршень и совершая, таким образом, полезную работу.
Таков механизм протекания нормального процесса горения. Но иногда он может нарушаться.
Ничего в природе не происходит в единый миг, и рабочая смесь тоже воспламеняется не одновременно по всему объему камеры сгорания, - горение начинается у места запала смеси искрой, в центральной части камеры, а затем быстро распространяется к периферии. По мере роста очага возгорания создается так называемый фронт горения (или фронт пламени), на границе которого образуется зона повышенного давления и температуры.
Часть рабочей смеси, до которой фронт пламени доходит в последнюю очередь, нагревается дополнительно в результате прироста давления со стороны фронта пламени. Тем не менее, при достижении температуры самовоспламенения очаги горения в этих зонах, чаще всего, не возникают из-за местного недостатка кислорода и относительно большого времени протекания первой стадии сгорания, что характерно для периферийных зон.
Однако несгоревшая смесь в этих зонах чрезвычайно активизируется и оказывается на границе теплового взрыва. Из-за высокого давления и больших температур несгоревшая горючая смесь образует очень активные химические соединения - альдегиды, спирты, перекиси и т. д. При достижении критических значений температуры и давления между соединениями возникают цепные окислительные реакции, приводящие к самопроизвольному воспламенению смеси, и сопровождающиеся мощным выбросом энергии взрывного характера. В эпицентре такого мини-взрыва образуется взрывная волна, которой распространяется по цилиндру с невероятной скоростью.
Ударные волны со стороны таких очагов самовоспламенения вызывают, в свою очередь, самовоспламенение хорошо подготовленной к этому смеси. Это вызывает еще 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. Для примера - при нормальном горении скорость фронта пламени составляет всего 20…30 м/с. От разрыва поршень и стенки цилиндра спасает лишь то, что детонация вызывается микровзрывами, которые выбрасывают недостаточную для глобальных разрушений энергию.
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.
***
Заблуждением является мнение, будто прирост давления за счет увеличения скорости распространения фронта пламени позитивно влияет на динамику двигателя и обеспечивает прибавку его мощности. Это не так, поскольку взрывная волна распространяется очень быстро (иногда – более 2 км/с), вызывая настолько сильный прирост давления (до 700 Н/см2), что поршень, головка блока и другие детали КШМ испытывают настоящий удар, словно по ним ударяют увесистой кувалдой. 
Очевидно, что положительно повлиять на мощность двигателя за такой короткий промежуток времени взрывная волна просто не успевает.
Поэтому микровзрывы в цилиндре приносят только вред - ударяя с невероятной скоростью в стенки цилиндров, взрывная волна разрушает масляную пленку, вызывая интенсивный износ деталей поршневой группы из-за сухого трения, а дополнительный прирост температуры на фронте волны приводит к перегреву стенок цилиндров, поршней, клапанов и головки блока.
Высокая температура разрушает детали двигателя, приводя к обгоранию кромок поршней и клапанов, электродов свечей зажигания, прокладки головки блока цилиндров. Кроме этого нередко имеют место механические разрушения деталей кривошипно-шатунного механизма и даже выкрашивание антифрикционного состава в подшипниках коленчатого вала. Попробуйте узнать в приведенном на рисунке бесформенном куске металла поршень. Он разрушен последствиями детонационного сгорания топлива.
Заметно снижается динамика двигателя - при сильной детонации его мощность падает, растет расход топлива, в отработавших газах появляется черный дым.
Таким образом, детонационное сгорание отрицательно влияет на рабочий процесс и долговечность деталей КШМ.
***
Возникновению детонации способствуют следующие факторы:
Сорт топливаСорта топлива характеризуются октановым числом, которым оценивается антидетонационная 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 стимулирует детонацию в начале разгона из-за временного снижения октанового числа топлива, поступившего в цилиндр. Октановое число автомобильных бензинов в соответствии с ГОСТ 2084-77 составляет от 76 до 98 единиц.
Частота вращения коленчатого валаУвеличение частоты вращения коленчатого вала приводит к росту турбулизации заряда, что влечет за собой увеличение скорости распространения пламени. В результате времени на развитие предпламеных процессов в последних частях заряда становится недостаточно, и детонация снижается. Кроме того, с увеличением частоты вращения коленчатого вала увеличивается содержание остаточных газов в рабочей смеси, что также снижает интенсивность предпламенных процессов и приводит к снижению детонации.
НагрузкаУменьшение нагрузки сопровождается прикрытием дроссельной заслонки карбюратора, вследствие чего давление и температура заряда в конце процесса сжатия снижается, а коэффициент остаточных газов γr увеличивается. Кроме того, уменьшается количество поступающей в цилиндр горючей смеси, а значит и выделяемая в результате ее сгорания теплота, вследствие чего снижается давление в камере сгорания. По этим причинам уменьшение нагрузки приводит к снижению детонации и наоборот.
Угол опережения зажиганияУвеличение угла опережения зажигания приводит к более раннему тепловыделению относительно прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ). В результате резко повышается давление, что способствует возрастанию степени сжатия рабочей смеси перед фронтом пламени и вызывает появление очагов самовоспламенения. Поэтому с увеличением угла опережения склонность к детонации возрастает и наоборот.
Тепловое состояние двигателяС ростом температуры деталей камеры сгорания увеличивается вероятность возникновения очагов самовоспламенения и детонации.
Температура и давление воздуха на впуске в цилиндрУвеличение температуры и давления окружающей среды усиливает вероятность детонации. Поэтому применение наддува в двигателях с принудительным воспламенением затруднено.
Степень сжатияУвеличение степени сжатия приводит к увеличению температуры и давления в конце процесса сжатия. Следовательно, увеличение степени сжатия 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.
Форма и размеры камеры сгоранияДвигатели 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.
Материал поршня и головки блока цилиндровМатериал этих деталей во многом определяет теплоотвод от рабочего тела. Применение алюминиевых сплавов, обладающих высокой теплопроводностью, позволяет снизить требования к октановому числу бензина на 5…7 единиц.
***
Для того чтобы устранить данное явление, необходимо обратить внимание на причины его возникновения и помнить, что детонация происходит при включенном зажигании, ненормальные явления, возникающие при глушении мотора, имеют иное название и требует иных мер.
Если двигатель стал работать с детонацией сразу после заправки - значит, в бак попало некачественное горючее. Если двигатель бензиновый, можно добавить в топливный бак немного ацетона, - он повысит октановое число. Либо придется некачественное топливо из бака слить и заправиться более качественным.
Детонация дизельного двигателя иногда сопровождается черным или зеленоватым выхлопом. Это означает, что разрушились поршни, и выхлопные газы содержат частицы алюминия. В такой ситуации необходима замена поршневой группы.
Из-за неисправных свечей зажигания может возникать детонация при запуске двигателя. В этом случае свечи необходимо заменить. 
У дизельного двигателя такая проблема может возникнуть после западания иглы форсунки.
Если автомобиль постоянно эксплуатируется с минимальной нагрузкой или же его двигатель часто и подолгу работает на холостом ходу, в камерах сгорания откладывается слой нагара, из-за чего повышается степень сжатия и увеличивается риск появления детонации. В данном случае полезна своеобразная профилактика - двигателю необходимо периодически давать работать с большой нагрузкой. Хороший метод такой профилактики - периодические динамичные разгоны и движение на пониженной передаче с высокими оборотами. Разумеется, такая профилактика не должна противоречить правилам дорожного движения.
Современные автомобильные двигатели, оснащенные компьютерным управлением системами питания и зажигания, предохраняют от детонации при помощи датчика, который так и называется - датчик детонации. Он чутко реагирует на посторонние стуки, появляющиеся в двигателе и подает сигнал компьютеру (ЭБУ), а тот, в свою очередь, корректирует зажигание, пытаясь устранить детонацию.
***
Не следует путать детонационное сгорание с преждевременным самовоспламенением, которое может произойти во время процесса сжатия еще до момента появления искры - в результате поджига горючей смеси от раскаленной 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 - двигатель будет продолжать работать. Поэтому в случае появления калильного зажигания необходимо просто прекратить подачу горючей смеси. Иногда водитель пытается остановить двигатель, работающий от калильного зажигания, попыткой трогаться с места на высшей передаче. Двигатель в этом случае глохнет от недостатка тягового усилия на коленчатом валу, но детали КШМ, а также элементы трансмиссии могут повредиться из-за ударных нагрузок.
В некоторых случаях аналогично калильному зажиганию возникает самовоспламенение топлива от чрезмерного сжатия – явление дизилинга. Такое воспламенение наблюдается при выключении зажигания, когда прогретый карбюраторный двигатель не останавливается и продолжает работать с пониженной частотой вращения коленчатого вала. При этом его работа нестабильна и сопровождается вибрациями. Дизилинг нередко имеет место при степени сжатия более 8,5. Для его устранения применяют специальные устройства, автоматически перекрывающие в карбюраторе канал холостого хода при выключении зажигания.
***
Свойства автомобильных бензинов
k-a-t.ru
Как известно, работа мотора основывается на сгорании топливно-воздушной смеси в цилиндрах. Процесс этот очень быстрый и цикличный. Несмотря на всю простоту схемы работы, важно достичь точности в дозировании кислорода, топлива, а также в моменте открытия впускных и выпускных клапанов. В сегодняшней статье мы поговорим о таком явлении, как детонация. Это будет полезно каждому автомобилисту.
Итак, что такое детонация? Это губительное для двигателя явление. Детонация возникает тогда, когда воспламенение горючей смеси происходит раньше положенного времени. Таким образом, она взрывается еще до подачи искры свечой. 
Детонация двигателя сопровождается громким шумом из подкапотного пространства. Этот звук обусловлен сильным давлением волны взрыва и вибрацией стенок цилиндров. Высота этой звуковой волны определяется формой, размерами и толщиной камеры сгорания. Но в любом случае детонация – это нехороший признак. Ниже рассмотрим распространенные причины, по которым она возникает на отечественных авто и иномарках.
Это, пожалуй, самая распространенная причина детонации двигателя ВАЗа и многих других моделей. Именно низкое качество топлива вызывает проблемы с двигателем. Октановое число означает, какую степень сжатия может перенести это топливо. Чем выше значение, тем лучше. Для большинства легковых автомобилей производитель рекомендует использовать 95-й бензин. Но остались также автомобили, успешно работающие и на 92-м. В принципе, если качество топлива нормальное, можно заливать АИ-92 в современную машину, где прописан АИ-95. Детонация не произойдет. Увеличится разве что расход топлива на пару процентов. Но если использовать 80-й (или того хуже - 72-й), проблемы будут необратимы. 
Все это приведет к предварительному зажиганию горючей смеси. Бензин воспламенится раньше, чем ему это положено. На бензиновых моторах недопустимо, чтобы смесь возгоралась от силы сжатия. Если это так, детонация неизбежна. При этом часть топлива прилипает к стенкам камеры сгорания. Это негативно влияет на ресурс гильз и других элементов ДВС.
Топливо после возгорания должно самоочищаться. Но со временем может оставаться нагар. Эта проблема свойственна двигателям 20-летней давности с пробегом более 350 тысяч километров. За этот период времени на стенках образуется достаточный нагар. Как он может стать причиной детонации? Все очень просто. С увеличением количества нагара уменьшается объем цилиндра. Соответственно, возрастает степень сжатия. В итоге смесь самопроизвольно взрывается. 
Как решить данную проблему? С сожалению, она решается путем полной разборки и механической чистки элементов с использованием агрессивных средств. Не стоит промывать систему без разбора, заливая всевозможные присадки в бак. Они не только неэффективны, но и губительно влияют на топливную систему.
Также отметим, что исключить образование нагара можно путем перехода на газобаллонное оборудование. Это топливо безвредно для двигателя и имеет октановое число 102. Нагар от газа не образуется, как от бензина. К тому же стоимость такого топлива вдвое меньше.
Это неотъемлемая составляющая любого двигателя. Именно свеча формирует искру для дальнейшего воспламенения горючей смеси в цилиндрах. Ресурс данных элементов составляет порядка 60 тысяч километров. Далее могут возникать пробои в зажигании. Свеча может формировать искру недостаточной мощности либо вовсе ее не вырабатывать. В результате двигатель начинает троить. Это хорошо заметно на холостых оборотах. Мотор будет работать нестабильно. На ходу вы ощутите заметный упад мощности и динамики. При этом возрастает расход топлива. 
Также отметим, что такое явление может возникать и на новых свечах. Это случается, если владелец не следует рекомендациям производителя. Один из основных параметров – это калильное число. Различают «холодные» и «горячие» элементы. Калильное число определяет время, через которое свеча достигнет состояния калильного зажигания. Чем выше данный параметр, тем меньше элемент нагревается.
Для повседневной эксплуатации в режиме "город/трасса" достаточно «холодных» элементов. А вот если автомобиль используется на кольцевых гонках или в драг-рейсинге, несомненно стоит выбирать "горячие" свечи. Но опять же конкретное калильное число (оно начинается от 9 и заканчивается 30) зависит от марки вашего автомобиля и рекомендаций производителя.
Немаловажным параметром является и наличие резистора на свечах. Узнать, оснащен ли элемент данной составляющей, можно по маркировке. Так, на изоляторе будет видна буква R. 
Эти свечи немного дороже обычных, но гораздо надежнее. Если использовать дешевые аналоги с неверно выбранным калильным числом, можно столкнуться с таким явлением, как детонация. При нажатии газа она будет усиливаться.
На современных автомобилях процесс возгорания контролируется автоматически. ЭБУ воспринимает сигнал со всех датчиков и формирует соответствующие импульсы. Так происходит корректировка параметров горючей смеси и других данных. Где стоит датчик детонации? Элемент находится на блоке двигателя. На автомобилях ВАЗ устанавливается между вторым и третьим цилиндром. Может быть одно- и двухконтактным. Элемент призван реализовать весь потенциал мощности двигателя и снизить при этом расход топлива, исключая явление детонации. 
Низкий уровень ее – залог долгой и продолжительной работы двигателя. Элемент достаточно надежный. Но иногда с ним могут случаться проблемы. Как проверить датчик детонации? Сперва его нужно извлечь из блока двигателя. Далее нам понадобится вольт- или мультиметр. Выставляем аппарат в режим работы на 200 Мв. Далее электроды мультиметра подключаются на вывод датчика детонации двигателя. Далее отверткой следует постучать по корпусу элемента. В этот момент смотрим на показания мультиметра. В зависимости от частоты и силы ударов параметр будет меняться. Если же цифра стабильная, скорее всего, элемент неисправен. Деталь подлежит замене. Меняется за пару минут. Стоимость нового датчика детонации для отечественных авто марки ВАЗ составляет около 200 рублей.
Для его замены нам понадобится накидной ключ на 13. Итак, откручиваем болт крепления датчика против часовой стрелки. Далее вынимаем штекер с проводами питания. Для этого нужно надавить на скобу-фиксатор. Тянем за штекер в сторону и вынимаем элемент. Установку следует производить в обратной последовательности. Также рекомендуется осмотреть состояние штекера. Недопустимо, чтобы его клеммы были надломанными или окисленными.
При несвоевременных вспышках топлива двигатель терпит колоссальные нагрузки. В первую очередь страдают поршневые кольца, впускные и выпускные клапаны. Как мы уже сказали ранее, при детонации часть топлива может оставаться на стенках цилиндров. Так оно выжигает масляную пленку, и элементы работают «на сухую». Выгорают также и электроды свечей. Температура в камере сгорания заметно увеличивается. Доходит до того, что поверхность поршней попросту оплавляется. Прогорают и клапаны. На стенках цилиндров образуются задиры. Если игнорировать данную проблему и дальше, произойдет залегание колец. Мотор будет подлежать капитальному ремонту. 
Придется заменить все клапаны, шатун, поршни, пальцы и произвести гильзование цилиндров (в случае если двигатель имеет алюминиевый блок – хонингование и расточку). Удары также распространяются и на коленчатый вал. Страдают подшипники скольжения (в простонародье «вкладыши»). Их может провернуть, и тогда в моторе будет постоянный глухой стук. С увеличением оборотов он усиливается.
Итак, мы выяснили, что такое детонация и как проверить датчик детонации. Это разрушительный процесс для любого двигателя. Мотор может потребовать капитального ремонта, а то и вовсе замены. Как вывод – не стоит экономить на свечах и заливать намеренно дешевый бензин. Все это может спровоцировать явление детонации.
www.syl.ru
В обычных условиях рабочая смесь топлива с воздухом воспламеняется от свечи зажигания, после чего пламя равномерно распространяется в камере сгорания со средней скоростью около 20 м/с. При неравномерном воспламенении рабочей смеси температура и давление воспламеняющейся смеси резко повышаются, так же, как давление и температура невоспламененной смеси. Если при этом в нескольких местах превышается критическая температура, возникают очаги самовоспламенения, вызывающие неравномерное ударное возгорание остатка рабочей смеси. Неравномерный процесс сгорания образует сильные ударные волны, вызывающие звонкий детонационный звук при достижении поверхности цилиндра.
На практике существуют три вида мероприятий по предотвращению детонации.
1. Предотвращение детонации при эксплуатации двигателя.
Во время движения автомобиля детонация может возникнуть при разгоне или движении с большой скоростью. В обоих случаях двигатель сильно перегружается.
Детонация при разгоне возникает при ускорении транспортного средства с низких оборотов коленчатого вала путем резкого нажатия на педаль «газа». При этом резко увеличивается подача рабочей смеси в цилиндры, избыток смеси не успевает сгорать вовремя и догорание смеси вызывает детонационные процессы. В таком случае помогает переключение на следующую передачу (при наличии механической коробки передач), когда при той же мощности двигателя повышается частота вращения коленчатого вала, а крутящий момент уменьшается. Наполнение и вентиляция цилиндров двигателя происходят более равномерно, не остается сгорающих избытков рабочей смеси и детонация исчезает.
Детонация при движении с большой скоростью возникает с выходом двигателя на излишне высокую частоту вращения коленчатого вала. Ее можно легко не заметить, и так как не принимаются никакие меры, это нередко приводит к прогоранию поршня. В этом случае достаточноснизить скорость, то есть уменьшить подачу рабочей смеси в цилиндры. Двигатель выйдет на оптимальный режим работы и детонация исчезнет. Если детонация возникает в двигателе, работающем на обычном бензине, поможет замена на бензин высшего качества.
Кроме того, можно снизить склонность двигателя к детонации, настроив угол опережения зажигание на «поздний». При «позднем» зажигании давление в цилиндрах остается низким, а топливо не так часто самовоспламеняется. Обратной стороной такого решения является снижение мощности двигателя и увеличения расхода топлива.
2. Предотвращение возможной детонации при разработке двигателя.
Выбор степени сжатия
Степень сжатия следует выбирать настолько высокую, насколько это возможно для работы двигателя без детонации на имеющемся в продаже бензине.
Обычный бензин позволяет выбрать степень сжатия E до 9.
Бензин высшего качества позволяет выбрать степень сжатия E от 8,5 до 11. При расчетах необходимо учитывать, что высокое значение степени сжатия увеличивает мощность двигателя и снижает расход топлива.
Положение свечи зажигания
Склонность двигателя к детонации снизится, если пламя будет распространяться от горячих частиц смеси к холодным. Самым горячим местом в камере сгорания является выпускной клапан. Рядом с ним должна устанавливаться свеча зажигания.
Рис. Хорошее охлаждение камеры сгорания предотвращает детонацию
Форма камеры сгорания
Форма камеры сгорания также влияет на возникновение детонации. Единая камера сгорания менее предрасположена к детонации, чем разделенная.
Частицы рабочей смеси, которые поздно охватываются пламенем, должны сохранять низкую температуру с помощью хорошо охлажденных стенок камеры сгорания для предотвращения преждевременного воспламенения. Вихревое движение топливовоздушной смеси в камере сгорания поддерживает равномерный состав смеси и распределение температур. Пламя распространяется по камере сгорания быстрее, что не вызывает взрывных реакции при сгорании. Вихревое движение смеси обеспечивается геометрией впускного канала, а также соответствующей формой камеры сгорания и поршня, что закладывается на стадии проектирования двигателя. Во впускных каналах сложной геометрии увеличивается аэродинамическое сопротивление движению потока рабочей смеси, поэтому наполнение цилиндров и, соответственно, литровая мощность двигателя снижаются.
Охлаждение
Посредством хорошего охлаждения двигателя снижается температура рабочей смеси и она остается менее склонной к самовоспламенению. Жидкостное охлаждение двигателя имеет больше преимуществ, чем воздушное.
При использовании алюминиевых сплавов вместо чугуна температура головки блока цилиндров остается низкой вследствие в три раза большей теплопроводности.
Электронная система предотвращения детонации
Детонация исчезает, если установить угол опережения зажигания в «позднее» положение. Для этого используется электронная система предотвращения детонации в сочетании с электронной системой зажигания. Датчик детонации, установленный на двигателе (датчик ускорения), улавливает детонационные вибрации, например, блока цилиндров двигателя. Сигналы датчика детонации анализируются микропроцессором, который при необходимости перестраивает работу системы зажигания согласно уровню детонации, например, на 1 градус угла поворота коленчатого вала в направлении «позднее», пока детонационные вибрации не перестанут улавливаться.
Если детонация не улавливается, электронная система зажигания управляет работой двигателя в обычном режиме. При этом, правда, возможно приближение работы двигателя к зоне возможного возникновения детонации. В противоположность этому в двигателе без электронной системы предотвращения детонации режимы работы удерживаются на относительно большой дистанции от зоны возможного возникновения детонации. Следует, однако, учитывать, что работа двигателя вблизи этой зоны означает большую литровую мощность двигателя и меньший удельный расход топлива. В двигателях с электронной системой предотвращения детонации также может увеличиться степень сжатия; кроме того, они не чувствительны к топливу с незначительным октановым числом.
3. Предотвращение возможной детонации путем разработки топлива с высокой детонационной стойкостью.
Рис. Детонационная стойкость углеводородов
Горючее получают путем перегонки нефти, которая представляет собой множественные соединения углеводородов, имеющих различную детонационную стойкость. Дистиллят нефти подвергается химическим процессам для обогащения антидетонационными углеводородами.
При перегонке нефти получается бензин с диапазоном кипения 40-215 °С. Его удельная теплота сгорания составляет Нп ~ 43 000 кДж/кг. Бензин разделяют на обычный бензин (плотность р — 0,74 г/см3), бензин высшего качества (р ~ 0,76 г/см3) и бензин наивысшего качества. Детонационная стойкость разных сортов бензина различается вследствие различного состава. Октановые числа бензина по исследовательскому методу (ROZ) по меньшей мере, должны быть равны следующим величинам:
Раньше для увеличения детонационной стойкости в бензин добавляли соединения свинца. Так как свинец и его соединения ядовиты и несут угрозу для окружающей среды, свинцевание бензина было запрещено на законодательном уровне. Исключением является этилированный бензин высшего качества с октановым числом ROZмин = 98 (максимальное содержание свинца 0,15 г/л). Так как все современные двигатели оснащены каталитическими нейтрализаторами для очистки отработавших газов, они не должны работать на этилированном бензине. Свинец и его соединения покрыли бы поверхность нейтрализатора и вступили с ней в химическую реакцию. Вследствие этого очистка отработавших газов стала бы невозможной.
Те соединения свинца, которые раньше добавлялись в бензин для повышения детонационной стойкости, называются антидетонаторами.
В качестве антидетонаторов использовались тетраметилсвинец (Рb(СН3)4) и тетраэтилсвинец (Рb(С2Н5)4). Оба соединения свинца очень ядовиты. Их действие заключается в том, что они вследствие высокой температуры распадаются до воспламенения смеси в камере сгорания, и возникающий свинцовый порошок предотвращает преждевременное самовоспламенение смеси.
Чтобы во время сгорания не образовывался оксид свинца, который способен ускорить износ цилиндра, в бензин добавляют соединения брома и хлора. При высокой температуре в камере сгорания двигателя свинец образовывает бромид свинца или хлорид свинца. Эти два очень ядовитых соединения свинца становятся газообразными при температуре около 800 °С и выводятся из двигателя вместе с отработавшими газами. Они считаются вредными примесями в отработавших газах и приводят к загрязнению воздуха.
Добавление в бензин спиртов, например, метанола, также повышает детонационную стойкость топлива. Разумеется, при добавлении большого количества, равного 15%, топливная аппаратура системы питания двигателя должна быть специально настроена на смесь бензина и спирта.
Детонационная стойкость бензина выражается в его октановом числе.
Октановое число бензина указывает на то, что данный вид топлива обладает такой же детонационной стойкостью, что и эталонная сравнительная смесь углеводородов — изооктана и нормального гептана. Так как изооктан имеет октановое число 100, а нормальный гептан — октановое число 0, то октановое число 80 означает, что детонационная стойкость бензина равна детонационной стойкости смеси из 80% (объемных частей) изооктана и 20% (объемных частей) нормального гептана. Детонационная стойкость растет с увеличением октанового числа.
Определение октанового числа выполняется на соответствующем испытательном стенде с использованием эталонного двигателя для оценки детонационной стойкости различных видов топлива. Эталонным в данном случае считается одноцилиндровый четырехтактный бензоиновый двигатель с термосифонной системой жидкостного охлаждения, в которой отсутствует помпа, а охлаждающая жидкость испаряется, и пар низкого давления конденсируется в радиаторе, а затем в виде конденсата возвращается в рубашку охлаждения. Степень сжатия двигателя во время испытаний может изменяться в границах между 4 и 18.
Существует два стандартизированных метода испытаний: исследовательский метод и моторный метод. Соответственно, результатами являются исследовательское октановое число бензина (ROZ) и моторное октановое число бензина (MOZ). Различия основных параметров обоих методов указаны в таблице.
Таблица. Различия параметров исследовательского и моторного методов
В моторном методе смесь воздуха и бензина нагревается позади карбюратора, а в исследовательском методе — воздух нагревается перед карбюратором.
Эталонный двигатель запускается и соединяется с большим электрическим генератором, в котором крутящий момент от эталонного двигателя возбуждает электрический ток, создающий тормозной момент. Измерение октанового числа всегда проводится в режиме сильной детонации при сгорании рабочей смеси. При этом коэффициент избытка воздуха регулируется так, чтобы получить детонацию максимальной интенсивности. Индуктивный датчик и электронный усилитель сигналов замеряют уровень детонации и выводят показания на дисплей специального прибора — детонометра. Компрессия двигателя настраивается таким образом, чтобы показания детонометра исследуемого бензина находились в середине шкалы прибора. Затем в систему питания вводятся две сравнительные смеси, чьи октановые числа различаются лишь на две единицы. Одна сравнительная смесь должна вызывать более сильную, а вторая более слабую детонацию, чем бензин. Посредством линейной интерполяции определяется и округляется до десятых долей октановое число бензина.
Рис. Определение октанового числа бензина
Один и тот же бензин, испытанный по моторному методу, имеет меньшее октановое число, чем выявленное по исследовательскому методу. Октановое число, определяемое по моторному методу, в современном бензине меньше примерно на 10 единиц, чем октановое число, определяемое по исследовательскому методу. Данная разница обусловлена тем, что соотношение олефинов и ароматических углеводородов в двух методах испытаний отличаются. На сегодняшний день исследовательское октановое число в бензине равно приблизительно 92, а в бензине высшего качества — 95 единиц. Октановое число, определяемое по исследовательскому методу, указывает на то, как ведет себя топливо при ускорении (детонация при разгоне).
Октановое число, определяемое по моторному методу, наоборот, указывает на поведение при большой нагрузке (детонация при высокой частоте вращения коленчатого вала).
Наряду с исследовательским и моторым октановыми числами существует также октановое число, определяемое по дорожному методу (SOZ). Оно определяется методом дорожных испытания транспортного средства согласно «модифицированному дорожному методу». В прогретый двигатель подаются различные сравнительные смеси из изооктана и нормального гептана. Автомобиль сначала ускоряется до максимальной скорости на прямой передаче, позволяющей плавное движение без рывков. Угол опережения зажигания регулируется до тех пор, пока не исчезнет детонация. В результате данные испытаний образуют базовую кривую, отображенную на рисунке.
Рис. Определение октанового числа по дорожному методу
Затем по тому же методу определяется установка зажигания, при которой начинается детонация, для исследуемого бензина. По базовой кривой определяется октановое число бензина по дорожному методу. Эта величина в различных двигателях будет иметь различные значения для одного и того же бензина.
ustroistvo-avtomobilya.ru
Содержание статьи:
детонация двигателя
Детонация двигателя – это одна из наиболее тревожных неисправностей автомобиля, но не все знают, что это за проблема и из-за чего она возникает. Такая неисправность появляется при неверном распределении смеси топлива с воздухом в цилиндре и создает неравномерное горение.В обычных условиях в цилиндре происходит сгорание топлива смешанного с воздухом. Во время взрыва в пространстве цилиндра происходит неравномерное сгорание топлива и это может нанести повреждения стенкам цилиндра и самому поршню.
Детонация двигателя – это зажигание газов внутри камеры сгорания автоматически. Это понятие произошло вместе с созданием двигателя внутреннего сгорания. На начальных этапах невозможно было понять принцип ее действия и существовало мнение, что всему виной зажигание. Теорию возникновения этого явления смогли проверить только в 1940 годах, а также научились обнаруживать детонацию и устранять ее.
Современные автомобили оснащены специальным датчиком для определения детонации, контролирующим возникновение неполадки. Это приспособление может воспринимать механическую энергию движений цилиндров и перестраивать ее в электрический импульс.
Устройство на протяжении всего времени работы двигателя посылает сигнал в блок его управления, который в свою очередь отслеживает изменения в работе мотора. При помощи такого датчика имеется возможность сделать экономичной работу максимально мощного двигателя.
Когда в двигателе начинается детонация, то это хорошо слышно, потому как возникает сильный шум. Потому как последствия этого явления весьма нерадостны, то нужно как можно быстрее определить причину его возникновения. Для устранения неполадок следует изменить работу мотора, иначе детонация разрушит двигатель очень быстро.
Давление волны, которая происходит от вибрирования стенок цилиндра, создает характерный звук, благодаря которому можно определить начало детонации. Высота звуковой волны зависит от многих факторов и конфигурации двигателя автомобиля.
На холостом ходу это явление может случиться, если детали двигателя попали в условия повышенного нагрева. В этом случае даже при выключении зажигания, в двигателе коленчатый вал продолжает двигаться под воздействием энергии, топливо попадает в цилиндр и там нагревается до самовоспламенения.
Описываемое явление в моторе автомобиля является самым разрушительным для любого транспортного средства. Поэтому необходимо постараться незамедлительно устранить эту неисправность. Причины появления детонации могут быть следующие:
Следует заметить, что любая из вышеизложенных причин появления неисправности относительна. Иными словами не существует опережение зажигания или безусловного времени, которые дают гарантию появления описываемого явления.
Также нет ни от чего не зависящих параметров, гарантирующих, что это явление не случится. Оснований для появления неполадки множество, но следует остановиться на основных из них.
Некачественное топливо — один из поводов появления детонации мотора, которое влечет за собой увеличение температуры внутри двигателя и повышение давления внутри цилиндров. Показателем качественности топлива является октановое число. Оно указывает на степень сжатия топлива, которую оно сможет перенести.
Чем больше октановое число, тем больше бензин устойчив к воспламенению. Этот показатель топлива еще называют антидетонационным индексом. Поэтому современные и сложные двигатели работают на более дорогом бензине. Изготовители автомобилей обычно советуют вид топлива, чтобы двигатель транспортного средства работал с наибольшей производительностью.
Некачественный бензин может повлечь предварительное зажигание, а это значит, что топливо в моторе будет сгорать ранее, чем это нужно для нормальной работы двигателя. Топливо воспламеняется при нарушении степени его сжатия либо посредством свечей зажигания.
При низкой степени сжатия топлива, оно не будет сгорать полностью и налипнет на внутренние составляющие камеры. Такое налипание ведет к тому, что цилиндры начинают работать неправильно и появляется взрывное горение.
Любой вид топлива подвергается очистке до определенного уровня, но это не останавливает появление нагара. При появлении нагара и прочих отложений, объем цилиндра становится меньше и это усиливает сжатие топлива, которое влечет за собой появление детонации в моторе. Бороться с этой проблемой надо начиная с приобретения моющих присадок, а потом следует сменить топливо.
Использование неверно выбранных свечей зажигания также является причиной возникновения детонации мотора. Владельцы автомобилей зачастую, экономя средства, покупают более дешевые запчасти для своего транспортного средства, игнорируя рекомендации изготовителя.
Потому как свечи зажигания непосредственно влияют на внутреннюю работу мотора и их работа очень точная, то подобранные неверно свечи могут создать условия при которых бензин будет сжигаться неправильно. Такая работа свечей зажигания может наращивать сгорание в камере и повышать температуру рабочих частей, что непременно приведет к появлению детонации.
Описанные выше причины самые распространенные, но их устранение является наименее дорогим. Если при исправлении этих причин двигатель продолжает детонировать, то следует обратиться к профессионалам в автосервис.
Выше описаны самые наиболее встречающиеся причины появления детонации в моторе и само понятие этого явления, а теперь следует рассказать о том, какие существуют методу устранения этой неполадки в автомобиле. Увеличение скорости сможет помочь уменьшить вероятность взрывного горения топлива, потому как она делает меньше время его сжигания. Огромное давление снижается, и топливо не подвергается повышению температуры.
Для примера можно привести случай, если водитель едет по прямому участку дороги с горы. Когда автомобиль начинает подниматься на гору, то его скорость снижается и можно услышать детонацию мотора. Поэтому, чтобы придать ускорение автомобилю, водитель переключается на более низкую передачу и придавая ускорение автомобилю убирает это явление.
Риск появления описываемой неисправности уменьшает увеличение влажности. Содержащаяся в воздухе вода влияет на понижение температуры сгорания топлива. Самые распространенные уловки, которые используют водители, чтобы получить максимальную производительность двигателя без детонации следующие:
Этого можно достигнуть, используя интеркулер или нагнетанием воды. Охладитель получает воздух и отправляет его в воздушные охладители, которые снижают температуру. Описываемая проблема далеко не новая в сфере эксплуатации транспортных средств и изготовители автомобилей всячески старались снизить или вовсе устранить появление детонации на протяжении долгого времени.
Intercooler автомобильный
Это довольно непростой процесс, включающий в себя большое количество разнообразных факторов. Для того чтобы понять работу двигателя, следует обрести понимание появления детонации и изучить, способствующие ей стадии.
Нужно постоянно обращать внимание на все нестандартные звуки и шумы в двигателе, потому как именно они смогут помочь определить появление детонации и должны быть устранены в кратчайшие сроки. Хотя это явление весьма опасно для мотора автомобиля, но им нетрудно управлять, главное понять причину появления неисправности.
autofeel.ru
Многие водители уже знают, что такое детонация двигателя при выключении, причины этого явления могут быть самыми разными. Но все же дадим определение этому понятию. Детонация – это своеобразная ударная волна, образованная самовоспламенившимся топливом еще до момента критических условий для естественного возгорания горючей смеси, то есть до прихода искры от свечи зажигания или до достижения нужного давления (в дизелях).
Одной из причин ее демонстрации является слишком раннее зажигание, что можно определить по характерному звонкому стуку в двигателе. Возникает он в результате преждевременного воспламенения горючей смеси. При правильной установке угла опережения зажигания смесь воспламеняется немного, не доходя до верхней мертвой точки (2-3 градуса). То есть начало вспышки происходит тогда, когда поршень еще не закончил восходящее движение, а завершается в момент начала возврата в нижнюю мертвую точку. Если же воспламенение происходит слишком рано, то возникает обратный удар, что и вызывает неприятный звук детонации двигателя. Еще одна причина детонации – это применение топлива с более низким октановым числом, чем предусмотрено правилами эксплуатации данного автомобиля. К чему это приводит? В результате использования низкооктанового топлива в камере сгорания происходит образования нагара (сажи), а это приводит к критическим последствиям. Многие водители сталкивались с тем, что после выключения зажигания двигатель не останавливается, а продолжает работать рывками, издавая неприятный звон. В такие моменты раскаленный нагар фактически играет роль свечи зажигания. Воспламенение топливной смеси происходит хаотично.
В некоторых случаях в результате сильной детонации кривошипно-шатунный механизм двигателя начинает вращаться в обратную сторону, что может привести к его поломке.
К чему приводит сильная детонация двигателя, признаки которой изложены выше?
Иногда для увеличения крутящего момента повышают угол опережения зажигания, что является одной из самых распространенных причин возникновения детонации. Существенно увеличивается риск ее появления, если осуществлялось самостоятельное и неоправданное изменение заводских регулировок для соотношения в горючей смеси топлива и воздуха (обедненная смесь).
Естественно, мы должны посоветовать, как устранить детонацию двигателя, приступим.
carnovato.ru
