Что такое детонация в двигателе внутреннего сгорания

Суть и причины детонации инжекторного и карбюраторного двигателя в различных режимах

Исправное состояние мотора характеризуется ровной работой без лишних резких шумов. Любое отклонение от «нормы» не приветствуется – различные стуки и посторонние лязги указывают на критический режим работы деталей. Игнорировать такую симптоматику не рекомендуется – силовая установка может выйти из строя в самый неподходящий момент. Безответственность оценивается не мелкими расходами на диагностику, а крупными затратами на капитальный ремонт.

Что такое детонация и как ее определить

Определение и суть

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

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

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

Последствия

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

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

Признаки неисправности

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

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

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

Основные причины и как их устранить

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

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

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

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

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

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

Дизелинг

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

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

Подача топлива в цилиндры.
Низкие обороты коленвала.

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

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

Вред или польза

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

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

А не калильное ли это зажигание?

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

Перегретая поверхность свечи.
Выпускной клапан.
Нагар.

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

Последствия КЗ опасны. Оно может вызвать:

Оплавление свечей.
Перегрев поршней.
Оплавление клапанов.

Читать еще: Что такое двигатель emak

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

Коротко о главном

После остановки двигателя детонации быть не может – это неустойчивое «дерганье» именуется дизелингом. Ничего опасного в себе это явление не несет. Причина его появления – поступление топлива в цилиндры при выключенном зажигании. Встречается, как правило, на карбюраторных двигателях с неисправным ЭМК.

Детонация возникает исключительно на работающем двигателе и сопровождается характерным металлическим звоном. Проявляется при движении на малых оборотах под нагрузкой, при трогании, после заправки низкооктановым бензином и вследствие неправильной установки угла опережения зажигания на карбюраторном моторе. На инжекторной силовой установке за последнее отвечает датчик детонации двигателя и ЭБУ.

Причины возникновения детонации двигателя и способы её устранения

Детонация двигателя является одной из самых тревожных проблем транспортного средства, но не многие знают, что это такое и с чем связано. В принципе, она возникает, когда смесь воздух/топливо внутри цилиндра неправильно распределяется, что делает неравномерным горение. В нормальных условиях топливо сгорает в цилиндре в процессе смешивания с воздухом и необходимой энергией. Когда начинается взрыв внутри цилиндра, оно горит неравномерно, что может повредить стенки цилиндра и сам поршень.

Базовое понимание детонации

Детонация мотора появилась одновременно с рождением двигателя внутреннего сгорания и описывается как автоматическое зажигание газа в камере сгорания. В первое время не было возможности проверить её действие и бытовало мнение, что всё дело в зажигании. Тем не менее только в 1940 годах была проверена теория её возникновения, возможность обнаружения и последующие действия устранения этого явления.

Датчик детонации

На современных агрегатах установлен датчик детонации, который способен контролировать уровень опасности. Это устройство воспринимает, а в дальнейшем преобразовывает механическую энергию колебаний цилиндров в электрический импульс. По сути, датчик постоянно посылает сигналы в электронный блок управления двигателем, а сам блок следит за изменениями состава смеси и угла опережения зажигания. С его помощью также можно достигнуть более экономичной работы при максимальной мощности двигателя.

С чего начинается детонация

На видео показано, что такое детонация двигателя:

Когда двигатель переходит в детонацию, слышится громкий шум. Поскольку её последствия очень печальны, важно определить, что является причиной такого взрывного горения горючей смеси. Чтобы устранить проблему, возможно, нужно изменить работу двигателя, в противном случае она может его разрушить в короткий промежуток времени.

Характерный звук от двигателя в процессе этого явления обусловлен давлением волны в случае сгорания от вибрации стенок цилиндра. Газ и форма, размеры и толщина камеры сгорания и стенки цилиндра определяют высоту звуковой волны.

Детонация двигателя на холостом ходу может произойти после прохождения транспортным средством условий, которые способствуют повышению нагрева деталей силового агрегата. Даже если выключить зажигание, под воздействием энергии коленчатый вал продолжает движение, что приводит к попаданию топлива в цилиндр мотора, а там оно успевает нагреться до такой температуры, что само по себе воспламеняется.

Причины детонации

На видео рассказано о причинах детонации двигателя:

Детонация двигателя имеет один из самых разрушительных эффектов в любом агрегате. Поэтому нужно немедленно узнать, как устранить её, обнаружив следующие причины взрывного горения в цилиндрах:

низкое качество топлива;
низкое октановое число топлива;
грязный или забитый топливный фильтр;
неисправные форсунки;
ограниченные топливные инжекторы;
неправильное функционирование топливного насоса;
плохой датчик O₂;
неправильно подобранные свечи зажигания;
проблемы охлаждения мотора;
проблемы управления двигателем.

Обратите внимание, что каждая из этих возможных причин является относительной. То есть нет абсолютного времени, смещения силы или опережения зажигания, что гарантируют появление детонации. Равным образом не существует никаких абсолютных параметров, которые гарантируют, что такого явления не произойдёт.

Причин много, остановимся на более распространённых из них.

Слишком низкое октановое число топлива в автомобиле

Октановое число топлива

Одной из причин детонации двигателя является низкое качество и низкое октановое число топлива, которое может вызвать целый кластер проблем, таких как повышенная температура камеры сгорания и более высокое давление в цилиндрах.

Октановое число показывает, какую степень сжатия может переносить бензин — чем выше рейтинг, тем топливо более устойчиво к возгоранию. Вот почему более сложные двигатели высокого давления требуют более дорогого топлива.

Октановое число бензина иногда называют антидетонационным индексом. Производители рекомендуют определённый вид смеси для достижения максимальной производительности в своих транспортных средствах.

Эти проблемы могут привести к предварительному зажиганию, а это приводит к тому, что топливо сгорает в двигателе раньше, чем следовало бы. Есть два способа, когда бензин может воспламениться в камере сгорания: от свеч зажигания или от неправильной степени сжатия. Это хрупкое равновесие и любой фактор может испортить весь процесс. Если сжатие двигателя является слишком низким, это приводит к тому, что топливо не сгорает полностью, а оставшиеся компоненты прилипают к внутренним частям камеры. Это накопление отрицательно влияет на цилиндры, что является распространённой причиной взрывного горения.

Нагар на стенках цилиндра

Все виды топлива должны иметь определённый уровень очистки, однако этого может быть недостаточно, чтобы остановить отложения нагара. Когда образуются отложения, объём цилиндра эффективно уменьшается, что увеличивает сжатие, которое может вызвать детонацию. Для борьбы с ним сначала попробуйте приобрести моющие присадки в магазине автозапчастей, а затем изменить топливо.

Неправильные свечи зажигания

Использование неправильных свечей зажигания является ещё одной причиной детонации двигателя. Водители часто не понимают рекомендаций производителя, покупая неправильные приборы зачастую с целью экономии. Поскольку свечи зажигания помогают контролировать внутреннюю среду двигателя и работают в довольно точных условиях, неправильно подобранные создают условия для неправильного сжигания топлива. Они могут привести к наращиванию сгорания в камере и повышению температур ходовых частей, которые являются одними из причин возникновения детонации.

Читать еще: Датчик оборотов двигателя ниссан максима а32

Эти три причины являются наиболее распространёнными, а в плане исправления ситуации — наименее дорогостоящими. Если ваш автомобиль по-прежнему имеет детонацию в двигателе после устранения этих причин, оправляйтесь в автосервис.

Как устранить детонацию

На видео рассказано, как можно устранить детонацию двигателя:

Разобравшись, что такое детонация и какие наиболее вероятные причины её возникновения, займёмся тем, как устранить это взрывное горение горючей смеси.

Более высокая скорость помогает снизить вероятность её появления, потому что она сокращает время сжигания. Максимальное давление, следовательно, уменьшается и смесь воздух/топливо не будет подвержена воздействию высоких температур. Примером этому является тот случай, когда вы ведёте свой автомобиль по прямой ровной дороге с холма. Когда вы снова едете в гору, вы начинаете терять скорость и иногда можете услышать, как ваш двигатель детонирует. Таким образом, чтобы получить ускорение, вы переключаетесь на одну-две передачи ниже и ускоряетесь снова, тем самым убирая такое явление.

Повышение влажности на самом деле также снижает риск детонации. Высокое содержание воды в воздухе способствует снижению температуры горения.

Наиболее распространённые трюки (и простые варианты), используемые водителями для получения максимальной производительности без детонации:

Использование более высокооктанового топлива.
Торможение на опережение зажигания.
Снижение температуры в камере сгорания. Эта задача может быть решена посредством интеркулера или с помощью нагнетания воды. Охладитель принимает входящий нагнетённый воздух и передаёт его через серию воздушных охладителей, таким образом уменьшая температуру.

На видео показано, как происходит детонация дизельного двигателя:

Детонация двигателя не новая проблема, производители пытались устранить или уменьшить её возникновение на протяжении многих лет. Это сложный процесс, что включает в себя множество различных факторов, но чтобы по-настоящему понять, как работает двигатель, вы должны понять, отчего происходит детонация, и изучить шаги, которые ей способствуют.

Всегда обращайте пристальное внимание на все посторонние шумы и стуки, которые исходят от мотора вашего автомобиля, потому что они могут указать на это явление в камере сгорания и должны быть немедленно убраны.

Хотя детонация может быть потенциально опасной для двигателя, ею легко управлять, как только вы поймёте причину возникновения.

Детонация двигателя: что делать в такой ситуации?

Практически в каждом транспортном средстве может произойти детонация. Однако даже если подобная ситуация случается, многие автомобилисты в большинстве своем не знают что в такой ситуации делать и какие действия предпринимать. Прежде чем разбираться с причинами детонации и способами борьбы с ней, очень важно четко понять, что же это такое. Итак, детонация двигателя — это явление при котором происходит возгорание смеси в цилиндрах мотора. На практике при детонации двигателя скорость распространения пламени увеличивается с 30 м/с до критического значения в 2000 м/с. Водитель же может понять детонацию в двигателе по наличию характерного звука. Как правило, это металлический стук, который исходит из капота транспортного средства. Если углубляться в саму суть явления, то при детонации происходит нарушение масляного слоя в связи с чем начинается деформация головки блока цилиндров. Соответственно подобное нарушение запросто может привести к серьезной поломке двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, критическое повышение температуры, характерное для детонации двигателя, может спровоцировать перегорание прокладки ГДР, появление ржавчины на дне поршня. Как результат детонация может привести к полной замене цилиндров, головки блока, коленвала и всей поршневой группы.

Почему происходит детонация?

Спровоцировать детонацию двигателя могут различные факторы. Но наиболее популярными причинами неисправности выступают:

Октановое число топлива;
Конструктивные причины;
Повышенный срок эксплуатации.

На появление подобной проблемы сильное влияние оказывает эксплуатационный срок авто. Если автомобиль часто работает на повышенной передаче с маленькой скоростью или поднимается в гору на повышенной передаче то с большой вероятностью это может спровоцировать детонацию двигателя. К конструкционным факторам, которые могут стать причиной детонации можно отнести форму самой камеры сгорания, наличие наддува и месторасположение свечей зажигания. Также если в автомобиле наблюдается высокая степень сжатия , то ДВС тоже может быть склонен к детонации. Также, считается, что чем меньше октановое число топлива, тем более велика вероятность возникновения детонации. По этой причине гораздо чаще детонация возникает на бензиновых силовых агрегатах, нежели на авто, оснащенных дизельными.

Способы борьбы с детонацией

В первую очередь любой автомобилист должен понимать, что провоцирующим фактором для детонации всегда выступает некачественное топливо. По этой причине первое, что необходимо сделать при обнаружении проблемы, так это поверить качество топлива. Во избежание детонации топливо лучше приобретать у надежных поставщиков. И пусть цена на топливо будет несколько выше, но это будет своеобразной гарантией его качества. Что касается действий, то во избежание детонации понадобится отрегулировать зажигание. Если при раннем зажигании ситуация не изменяется, то нужно поставить его в нейтральное положение.

Подробнее о детонации двигателя можно узнать в этом познавательном видеоролике:

Детонация двигателя. Что это такое, какие основные причины ее возникновения

После моего материала – крутить или не крутить двигатель, многие запомнили мои слова про детонацию. Что при «уменьшении» камеры сгорания (скажем от нагара), этот разрушительный процесс начинает прогрессировать. Но вот многие не знают, что это вообще такое и какие основные причины ее возникновения. Сегодня будем разбираться (просто и на пальцах), как обычно будет статья + подробная видео версия …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Нормальная работа бензинового ДВС
Что происходит при детонационных процессах?
Причины возникновения детонации
Чем опасна детонация?
Как распознать и не допустить?
ВИДЕО ВЕРСИЯ

Для начала, как обычно, рассказываю, что это такое:

Детонация – это процесс, взрывного воспламенения воздушно-топливной смеси в цилиндрах ДВС. Нормальная волна воспламенения двигается со скоростью в 30-45 м/с, а при детонации фронт пламени может двигаться до 2000 м/с. Возникшая ударная волна негативно сказывается на все части с которыми она соприкасается, в основном страдает КШМ (кривошипно-шатунный механизм), стенки блока цилиндров, головка блока и клапана.

Читать еще: Двигатель lsx 454 характеристики

Нормальная работа бензинового ДВС

В основном такой процесс как детонация свойственен именно бензиновым вариантам, все же дизеля работают по другой системе.

Если рассмотреть нормальные условия работы бензинового ДВС, то получается что на такте сжатия воздушно-топливной смеси, в верхней мертвой точке (ВМТ) происходит искра, которая и воспламеняет наше топливо.

Если быть точным, то угол опережения 2 – 3 градуса до ВМТ, то есть поршень еще не успел подойти к верху, а искра подалась, и топливо начинает поджигаться. НО основной фронт пламени, происходит после того, как поршень уже идет вниз (этот фронт как бы подталкивает поршень), благодаря чему происходит работа ДВС.

Это нормальная работа! Еще раз – сжатие – воспламенения от свечи – далее этот «фронт пламени» толкает поршень вниз

Что происходит при детонационных процессах?

Теперь рассмотрим другой вариант. Когда поршень идет верх, но не дойдя до ВМТ, воздушно-топливная смесь воспламеняется, да еще так что фронт этого горения очень сильный.

Таким образом, поршень идущий вверх (до ВМТ), испытывает очень большие нагрузки!

Это совсем не нормальная работа мотора, потому как топливо воспламеняется от давления, а не от искры свечи. Силовой агрегат при этом может выйти из строя, но про это чуть ниже

Причины возникновения детонации

Давайте пробежимся по основным причинам, точных причин не много, но они реально могут погубить мотор и очень быстро. ИТАК:

Любой современный мотор имеет определенную степень сжатия, и он рассчитан под определенное топливо (в нашем случае бензин). Если вы зальете бензин, не тот который рекомендует производитель. Тогда возможно, возникнет детонация. В дело в том что, число которое красуется на заправках, «80 – 92 – 95 – 98» и т.д. Это как раз стойкость бензина к детонационным процессам. Простыми словами если в мотор, степенью сжатия в 11 единиц, залить 76 – 80 бензин, он просто воспламенится от сжатия, а не от свечи зажигания. Так что если у вас написано 92 или 95 бензин, стоит лить именно такой. Производитель вам дает понять, что именно такое топливо в этом ДВС не воспламенится от сжатия!

Поддельный бензин. Этот пункт вытекает как бы из «первого». Если вам обещают 95 или 98 бензин, а в итоге вас обманывают и подсовывают 92 или чего хуже 80. Тогда опять е мотор будет детонировать
Уменьшение камеры сгорания. Со временем, при не правильной эксплуатации, или от некачественного топлива, камера сгорания может зарастать отложениями (как собственно и поршни). Она уменьшается в объемах, а соответственно степень сжатия начинает расти. То есть если раньше мотор ездил и не детонировал, то сейчас с заросшей камерой сгорания все чаще и чаще начинает проявляться это явление (четкий металлический звук)

Система зажигания. Если она не правильно настроена (такое очень часто было характерно для карбюраторных моторов), например зажигания раннее, этот процесс не заставлял себя ждать
Исправность системы охлаждения. Силовой агрегат, всегда должен хорошо охлаждаться, если температура слишком высокая (забита, неисправна система охлаждения), то давление в камере сгорания может расти! Опять же проявляются детонационные процессы

Конечно, стоит смотреть еще и на саму конструкцию ДВС, формы поршней, камеры сгорания, наличие наддува и т.д. Но основные причины я перечислил сверху

Чем опасна детонация?

Как я уже писал выше, что при детонационных процессах, происходит взрывообразное воспламенение топлива (до 2000 м/с, а должно быть около 30 – 45 м/с). Кстати температура при таком процессе может достигнуть +3500, +3700 градусов Цельсия

Таким образом, давление на поршень, стенки блока цилиндров, клапана, головку блока, прокладку головки блока и т.д. намного возрастает. Банально они не рассчитаны на такое:

Если детонация продолжается длительное время, то прогорают поршни, клапана, может оплавиться даже головка блока

НО самое первое что выходит из строя, это прокладка головки блока. Ее попросту (как говорят мотористы) – «выдувает». Она сгорает от высокой температуры и давления.

Так что не зря утверждают, что это самый разрушительный процесс для мотора.

Как распознать и не допустить?

Распознать достаточно легко, ДВС работает нестабильно (многие путают с «троением»), проявляется четкий металлический стук (как будто кто-то стучит по поршню молотком, цепь стучит намного тише), мощность падает (давите на газ, а машина не тянет).

Не допустить очень просто:

Заправляйтесь всегда тем бензином, что вам указал производитель
Используйте проверенные заправки, желательно сети. Все же у них контроль, за топливом лучше
Иногда давайте повышенные обороты мотору (как говорят многие мотористы «дать просраться»). «Вылетает» большая часть налета в камере сгорания
Периодически меняйте ТОСОЛ или антифриз, следите за чистотой радиаторов, не допускайте перегрева

Тогда ваш силовой агрегат будет ходить долго и только радовать вас.

Сейчас видео версия смотрим