Из за чего происходит детонация в двигателе: 7 Причин Почему Идет Детонации Двигателя их Последствие и Как их убрать

Содержание

Детонация в двигателе — причины и следствия — журнал За рулем

Когда наши деды, ездившие на автомобилях с карбюраторными моторами, слышали непонятные позвякивания в двигателе, они солидно констатировали — мол, пальцы стучат! На самом деле речь шла об обыкновенной детонации. А дожила ли она до наших дней?

На карбюраторных автомобилях детонация была нередкой гостьей. Более того, ее появление порой было даже желанно! Ниже расскажу, как ее использовали для достижения оптимальной регулировки двигателя.

Пальчики стучат?

Давайте определимся, что же такое детонация и что ее вызывает.

Материалы по теме

Все, кто хоть когда-то слышал о гражданской обороне и о защите от ядерного взрыва, помнят, что одно из воздействий такого взрыва — ударная волна. Кстати, с ударной волной мы сталкиваемся и при пролете сверхзвукового самолета. Короче, это волна, распространяющаяся в некой среде (в нашем случае — в воздухе) со скоростью звука. Встречаясь с любым препятствием — будь то стена или наши барабанные перепонки — она создает ощутимый удар. Напомним, что скорость звука в воздухе обычно принимается равной 330 м/с.

Теперь отправимся на экскурсию в цилиндр двигателя — в тот момент, когда происходит воспламенение рабочей смеси. Если сгорание идет обычным порядком, то скорость распространения фронта пламени и, соответственно, нарастания давления невелика (обычно до 50 м/с). Но бывает, что создаются условия для сгорания с более высокими скоростями. Нарастание давления происходит со скоростью звука в данной среде. А это уже значительно бóльшие величины, чем на открытом воздухе, потому что температура в цилиндре заметно выше. Не буду грузить формулами, но поверьте, что скорость звука растет пропорционально температуре.

Так вот, если фронт пламени распространяется со скоростью звука, то ударная волна, имеющая значительную энергию, как раз и заставляет детали двигателя издавать те звуки, которые мы называем детонационными стуками. Вообще, самое короткое и правильное определение детонации — это «сгорание во фронте ударной волны». Звук издают при этом, конечно, не поршневые пальцы. Для этого нужны настолько большие зазоры, что если бы они были, пальцы и на нормальных, рабочих режимах очень быстро разбило. Характерный звук издают стенки камеры сгорания, соприкасающиеся с резкой волной давления. Можно ли этого избежать? Можно.

Поворотом прерывателя распределителя зажигания можно было и добиться сильнейшей детонации, и полностью ее ликвидировать.

Поворотом прерывателя распределителя зажигания можно было и добиться сильнейшей детонации, и полностью ее ликвидировать.

Опережаем зажигание

Как раньше регулировали угол опережения зажигания? Для этого изменяли начальный угол установки прерывателя — распределителя. Не вдаваясь в конструкцию этого довольно сложного и капризного узла с центробежным и вакуумным регулятором, заметим, что начальная его установка очень влияла на мощностные и экономические характеристики двигателя.

Так вот, следовало установить зажигание настолько ранним, насколько это возможно, но не доводя дело до сильной детонации. Поэтому и проверяли регулировку обычно на ходу: полностью прогретый двигатель, скорость 40 км/ч, четвертая передача, педаль газа в пол. При этом должно было раздаться всего несколько детонационных стуков, напоминавших звонкие удары гаечным ключом по верхней части двигателя. По мере разгона детонация должна была исчезнуть. Практически любой бензиновый двигатель «любит» ездить с возможно более ранним зажиганием, и только детонация, ездить с которой недопустимо, ограничивает его в этом.

На наступление режима детонационного сгорания влияло много факторов. Ускоряли его появление даже незначительный перегрев мотора, а также изменение температуры окружающего воздуха и, конечно, качество бензина. Ведь привычные нам термины — восьмидесятый, девяносто второй, девяносто пятый — это и есть октановые числа топлива! И детонационная стойкость девяносто пятого и девяносто восьмого бензинов выше, чем у устаревшего восьмидесятого.

В свое время в продаже появились даже электронные октан-корректоры, которые, конечно, могли только обеспечивать некоторое (регулируемое вручную) запаздывание момента зажигания по отношению к штатному. Особенно полезны были на автомобилях с газобаллонным оборудованием, ибо позволяли иметь оптимальное опережение зажигания на обоих типах топлива.

В свое время в продаже появились даже электронные октан-корректоры, которые, конечно, могли только обеспечивать некоторое (регулируемое вручную) запаздывание момента зажигания по отношению к штатному. Особенно полезны были на автомобилях с газобаллонным оборудованием, ибо позволяли иметь оптимальное опережение зажигания на обоих типах топлива.

Датчик детонации на двигателе Lada 4×4

Датчик детонации на двигателе Lada 4×4

Так шли дела до появления впрысковых двигателей с «умной» системой управления, имеющей несколько контуров обратной связи.

Распространенное заблуждение

В свое время, еще в девяностых годах прошлого века, я изучал все тонкости впрысковых моторов на примере французского двухлитрового двигателя F3R, устанавливаемого на автомобиль Святогор производства АЗЛК.

Датчик детонации на двигателе F3R

Датчик детонации на двигателе F3R

Материалы по теме

Двигатель был снабжен системой распределенного впрыска топлива с обратной связью по кислородному датчику (лямбда-зонду). Но это была не единственная обратная связь системы управления. Ведь там стоял датчик детонации, который, используя пьезоэффект, «чувствовал» колебания двигателя при детонации, заставляя «мозги» двигателя переходить на более поздние углы зажигания. Занимаясь исследованиями, я понимал, что отключив датчик детонации, мы заставим тем самым достаточно умную систему перейти на максимально поздние углы опережения зажигания. И детонации не дождешься даже на низкооктановом бензине. Так что, вопреки расхожему мнению, обрыв датчика детонации или его проводки не вызывает детонацию. В принципе, впрысковой двигатель детонировать не должен никогда.

Понимая все это, мы вывернули датчик из двигателя, но оставили подсоединенным к блоку управления. То есть система думала, что все исправно, но детонации не ощущала! И вот тут испытуемый зазвенел, как медный колокол.

Вред детонации

Взрывы, конечно, научились использовать в мирных целях, но в случае с детонацией этот фокус не проходит. Не приспособлен двигатель к взрывообразному горению — он любит относительно медленное и плавное протекание процесса. Детонация ускоряет износ деталей кривошипно-шатунного механизма (разбивает, в том числе, и те самые поршневые пальцы, откуда и пошла легенда о стуке пальцев.). Кроме того, повреждается поверхность поршня, причем эрозия идет не только из-за повышенной температуры — ударные волны буквально выкрашивают поверхность поршня и обрушивают перемычки между поршневыми кольцами.

Так выглядит поршень, подвергавшийся детонации длительное время.

Так выглядит поршень, подвергавшийся детонации длительное время.

Материалы по теме

Это еще не всё. Детонация приводит к перегреву всего двигателя, что опять же повреждает рабочие поверхности цилиндров и поршней и может привести к прога

Причины детонации двигателя и их устранение

Одной из важнейших и опаснейших проблем автомобилистов является детонация двигателя. Понятие детонации появилось вместе с двигателем внутреннего сгорания. Сегодня существует множество способов предотвратить самопроизвольный процесс воспламенения горючей смеси но, тем не менее ни один производитель не может дать полную гарантию отсутствия подобной проблемы.

Описание понятия и механизма детонации

Детонация возникает, когда давление на топливно-воздушную смесь (ТВС) выше нормы. В результате большего воздействия на педаль акселератора, в цилиндре повышается давление, и поршень не может достичь верхней точки своего движения. ТВС воспламеняется значительно раньше, создавая эффект ударной волны.

схема детонации ДВС

Выделяемое тепло распределяется по камере сгорания и поршню, создавая перегрев. Несгоревшая топливная смесь вступает в реакцию с деталями двигателя и может осаживаться на стенках в виде альдегидов или спиртов, провоцируя коррозию. В дальнейшем эти химические соединения могут усугублять детонацию.

Волна от взрыва в условиях высокой температуры распространяется по пространству камеры со скоростью до 1000–3000 м/с. В нормальных условиях сгорания топливно-воздушной смеси скорость волны достигает 20–30 м/с.

Причины детонации двигателя

Существует несколько основных причин, которые способствуют детонации:

  1. Состав топливно-горючей смеси. Чрезмерно обогащенная ТВС при воспламенении может создавать на стенках и углах камеры окислительные соединения, которые ведут к дальнейшей детонации двигателя. Чаще всего это случается с ТВС, у которой соотношение воздух/топливо равняется 9,0.
  2. Угол опережения зажигания. Если было произведено вмешательство в систему работы зажигания, есть большая вероятность повышения ударной нагрузки на поршни. Давление, оказываемое на смесь, вызывает ее самопроизвольное воспламенение.
  3. Октановое число. Вероятность «заработать» детонацию ДВС возрастает, если использовать бензин с низким октановым числом. Таким образом, автомобили, которые ездят на 75 бензине, вместо рекомендованного 92, больше подвержены детонации.
  4. Уровень сжатия. Сжатие – соотношение между объемами камеры сгорания и поршня. Увеличение показателя повышает температуру в цилиндрах и приводит к детонации. Чтобы избежать подобной проблемы, для автомобилей с высоким сжатием лучше использовать бензин с высоким содержанием октана. Проблемы топливного фильтра или топливный насос работает с перебоями.
  5. Недостатки в работе кислородного датчика из-за чего ТВС смешивается в неправильных пропорциях.
  6. Проблемы с охлаждением.

Последствия детонации

Когда технология сгорания топлива нарушается, в цилиндрах постоянно повышается температура. В результате первыми под удар попадают свечи зажигания, а затем клапаны и поршневые кольца.

нагар в результате детонации

Во время детонации на двигателе выгорает масляная пленка, которая должна защищать детали от чрезмерного износа. При долгосрочном отсутствии смазывающего вещества элементы цилиндропоршневой группы подвергаются излишнему механическому воздействию, что чревато залеганием колец и задирам на стенках камеры сгорания.

Помимо температурной нагрузки возникает постоянное давление от ударной волны, которая настигает все активные элементы двигателя. В первую очередь это отражается на кривошипно-шатунном механизме.

Сильнее всего от детонации страдают вкладыши коленчатого вала и шатуна.

Детонация двигателя после выключения зажигания

Помимо того, что ДВС детонирует после работы свеч и других механизмов, детонация может происходить при выключении замка зажигания. Это процесс происходит в среднем за несколько секунд, однако в редких случаях может достигать 20–30 секунд.

Чаще всего двигатель детонирует после отключения зажигания при неправильно подобранном топливе. Разное октановое число бензина предназначается для разных уровней сжатия. В таком случае, если бензин не соответствует требованиям автомобиля, то качества ТВС может быть недостаточно для обеспечения нормального механизма сгорания.

При активном воспламенении выделяется излишек тепла и энергии, который направлен в сторону двигателя.

Другой причиной детонации при отключении зажигания считается излишне раннее зажигание. Некоторые механики устанавливают его из побуждений повысить чувствительность к движению дроссельной заслонки. Однако часто не учитывают факт, что при такой настройке воспламенение ТВС происходит раньше в момент движения поршня к верхней точке. Отсутствие продуманной системы охлаждения усложняет отвод тепла от двигателя и вызывает перегрев.

Третьей причиной подобной проблемы считается неправильно подобранные свечи, или же их перебойная работа.

Конструктивные способы устранения детонации двигателя

Чтобы правильно устранить детонацию ДВС необходимо четко очертить причины проблемы. Если сразу после заправки нового топлива двигатель начал вибрировать и шуметь, можно определенно сказать, что причина детонации кроется в неподходящем октановом числе.

Лучше не экспериментировать и не доливать подходящий бензин к тому, что есть. Правильнее будет слить прежний и заправить тот вид топлива, который подходит к двигателю автомобиля.

Если же детонацию спровоцировал нагар в камерах сгорания, можно дать несколько минут проехать автомобилю на высоких оборотах. В качестве профилактики специалисты рекомендуют раз в неделю давать двигателю максимальную нагрузку.

В случае детонации дизельного мотора, автомобилист может обнаружить грязный зеленый или черный выхлоп. В таком случае проводить «спасение» уже бессмысленно, поскольку поршни полностью разрушены.

Если причина скрыта в неправильной работе свечей зажигания, необходимо полностью поменять комплект. В целом, детонация из-за свечей происходит достаточно редко но, тем не менее не стоит пренебрегать их своевременной диагностикой.

Кроме всего, необходимо следить за системой охлаждения двигателя и вовремя регулировать угол опережения зажигания.

Использование датчика детонации двигателя

С целью уменьшения вероятности возникновения детонации, на современных автомобилях устанавливают специальные датчики. Они крепятся около блоков цилиндров силового узла, и преобразовывают механическую энергию.

Внутри каждого датчика размещается пьезоэлектрическая пластинка, которая передает колебания к электронному блоку. После достижения показателя, близкого к детонации, контроллер изменяет угол опережения зажигания.

Датчик детонации ДВС

Датчик постоянно передает сигналы и следит за составом топливной смеси. В результате правильной настройки, он также помогает достичь более экономного расхода топлива.

Чтобы правильно оценить работу двигателя своего автомобиля и предостеречь его от детонации лучше советоваться с профессиональными мотористами, или ознакомиться с некоторыми роликами в сети:

Несмотря на то что детонация – крайне губительное понятие для двигателя, ее легко контролировать. Если не пренебрегать своевременным техническим осмотром и не экспериментировать с топливом – проблемы не возникнет. Необходимо всегда обращать внимание на «лишние» шумы и посторонние звуки в автомобиле, поскольку они являются индикатором работы узлов транспортного средства.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Мой мир

причины и советы по устранению

Здравствуйте, дорогие друзья! Сегодня у нас не самая приятная тема, поскольку обсуждать мы будем такой вопрос как детонация двигателя, причины, возможные последствия и советы по устранению.

Подобные явления характерны для бензинового и дизельного двигателя, в составе которого присутствует инжектор или карбюратор. Происходить детонация может на холостых оборотах, непосредственно при разгоне и даже после выключения зажигания, то есть уже не при нагрузке. Также детонация характерна для горячего и холодного ДВС.

Многих автомобилистов сильно беспокоит этот вопрос, поскольку зачастую ничего хорошего для мотора детонация не сулит. Важно не только знать причины, но также разобрать признаки и понимать, как действовать в той или иной ситуации. Постараюсь ответить на основные вопросы. Если вам будет, чем дополнить, либо останутся вопросы, просто оставляйте отзывы и пишите в комментариях. А мы поехали!

детонация моторадетонация мотора

Как появляется детонация

Наверняка каждый автолюбитель знает, что для процесса горения, который происходит внутри камеры сгорания мотора, требуется два основных условия. Это создание смеси из топлива и кислорода, а также искра от свечи зажигания. Детонацией называют ситуацию, когда смесь сгорает самопроизвольно, не дожидаясь момента активации свечи.

Если двигатель работает нормально, никаких сбоев не наблюдается, то скорость распространения горючего составляет порядка 20-30 метров за секунду. Когда же происходит детонация, этот показатель может увеличиваться в десятки раз. Распознать появление такого явления довольно просто, поскольку возникает соответствующий металлический звук со стороны ДВС. Среди автомобилистов используется довольно распространенное понятие стук пальцев. Причина такого шума обусловлена тем, что взрывные волны контактируют со стенками внутри камеры сгорания. Это способствует падению мощности ДВС с параллельным стремительным ростом расхода.

Детонация может происходить и в ситуации, когда мотор уже заглушили и зажигание выключили. Мотор не сразу останавливается, а все еще работает около 20-25 секунд, и только потом глохнет. В такой ситуации ждать, пока двигатель сам остановиться, не стоит. Нужно помочь уменьшить температуру внутри, подав дополнительное количество топлива. Для этого достаточно просто нажать на педаль газа.

детонация в моторедетонация в моторе

Риски и разновидности

Столкнуться с детонацией в жару и на газу, при холодном моторе и даже выключенном двигателе, как оказалось, не проблема. Но автомобилист должен понимать, с чем именно он имеет дело, и чем подобные явления могут обернуться.

Фактически речь идет о сильном взрыве внутри двигателя. Как вы понимаете, ничего хорошего в нем нет. Это очень опасно для ДВС. Самая большая нагрузка приходится на цилиндры, что в итоге может повлечь за собой полный выход из строя всего силового агрегата. Первой обычно срывает прокладку ГБЦ. Поскольку она не может выдерживать повышенные нагрузки механического и термического типа, в лучшем случае при детонации придется ее заменить. Если ситуация более сложная, тогда выйдет из строя коленвал, головка блока, цилиндро-поршневая группа и пр.

Как вы понимаете, намеренного желания столкнуться с подобным нет ни у кого. Но порой не всем удается предотвратить возникновение такой ситуации.

последствия детонации двигателяпоследствия детонации двигателя

Причем не так важно, какой автомобиль у вас в распоряжении. Это может быть старенький ВАЗ 2109, более свежая Лада Гранта, или вовсе какой-нибудь Фольксваген Пассат или Форд Экоспорт последнего поколения.

Еще стоит учесть наличие 2 разновидностей детонации.

  • Допустимая. Большинство автомобилистов даже не замечают, когда она возникает. И в этом ничего страшного нет. Такая детонация актуальна в ситуациях, когда существенно повышаются обороты. Причем сразу же эффект взрыва пропадает. Подобное явление актуально в моторах с повышенным крутящим моментом, большим объемом двигателя и высоким уровнем мощности;
  • Недопустимая. Именно о ней и идет речь в рамках нашего материала. Проявляется в условиях повышенной нагрузки на мотор и высоких оборотах. Порой хватает буквально несколько секунд, чтобы мотор вышел из строя под воздействием детонации.

Думаю, теперь всем стало понятно, насколько это плохо, когда двигатель детонирует. Можно переходить к следующим вопросам.

детонациядетонация

Основные причины

Если знать возможные причины, предотвратить появление эффекта детонации в ДВС будет намного проще.

Проблема лишь в том, что причин существует довольно много. Зачастую все происходит из-за:

  • низкого качества горючего;
  • неправильной эксплуатации транспортного средства;
  • загрязненного топливного фильтра;
  • использования бензина с низким октановым числом;
  • неисправностей и некорректной работы топливного насоса;
  • несоответствующих свечей зажигания;
  • загрязнения или поломки форсунок;
  • проблем с датчиком кислорода;
  • неисправностей системы охлаждения;
  • конструктивных особенностей и пр.

Но как определить, с какой именно причиной столкнулся автомобиль в конкретной ситуации? Для этого стоит подробнее рассмотреть причин.

детонация свечи зажиганиядетонация свечи зажигания

Подробнее о факторах детонации

Можно выделить несколько наиболее распространенных и вероятных причин, из-за которых мотор начинает детонировать.

  • Качество топлива. Порой от безысходности или с целью сэкономить водители заезжают на сомнительные АЗС, не зная, какого качества топлива они предлагают. Часто на заправках искусственно повышает октановое число, добавляя метан или пропан. Это становится причиной детонации, поскольку газ испаряется быстрее, нежели чистый бензин. В итоге на стенках формируется нагар, который затем провоцирует так называемое калильное зажигание. Это есть смесь воспламеняется из-за прогретых электродов и нагара на внутренних стенках. Как результат, зажигание отключается, но двигатель все еще работает;
  • Октановое число. Есть и другие ситуации, когда водитель намеренное экономит на топливе, покупая горючее с меньшим октановым числом. Потому не удивляйтесь, когда вместо рекомендуемого 95-го вы льете 92 и уж тем более 80 бензин, появляется детонация;
  • Свечи зажигания. Часто автомобилисты попросту не знают, как их правильно выбирать, покупая самая дешевые или те, которые посоветует продавец. Потому свечи выбирают строго в соответствии с рекомендациями автопроизводителя под конкретный двигатель;
  • Особенности конструкции. К ним относят давление в камеры, структуру поршневого дна, конструкцию камеры сгорания, место расположения свечей и пр. Практика показывает, что при большем создаваемом давлении в цилиндрах риск детонации увеличивается.

Если вы сами не можете определить причину, то тянуть время и ждать, что все вдруг пройдет само, не стоит. Отправляйтесь в автосервис, проводите диагностику и решайте проблему максимально быстро.

причины детонациипричины детонации

Борьба против детонации

Есть несколько советов, которых можно придерживаться в подобных ситуациях. Но не забывайте, что принятие конкретных мер напрямую зависит от того, в чем конкретно была причина детонации.

  • Если до посещения АЗС все было хорошо, а затем появились проблемы, причина наверняка в топливе. Его лучше слить и заправиться более качественным горючим;
  • Когда машина долго эксплуатируется без нагрузки, то в цилиндрах зачастую появляется нагар. Именно он провоцирует детонацию. Тут самым верным решением будет дать мотору нагрузку. То есть просто разгоните авто до максимальной скорости на сколько минут, выбрав безопасную дорогу;
  • Если это дизельный мотор, при работе которого из трубы выходит черный или зеленый выхлоп, поршни в цилиндрах наверняка разрушились. Такой дым говорит о выходе алюминия. Придется менять всю поршневую группу;
  • При нарушении работы свечи зажигания ее можно попробовать почистить. А лучше просто взять новую и качественную деталь;
  • Проверьте и откорректируйте при необходимости угол зажигания. Раннее зажигание провоцирует перегрев ДВС. Как результат, появляется детонация.

С детонацией ДВС шутить точно нельзя. Это серьезный признак, требующий от автомобилиста незамедлительных действий, направленных на обнаружение причин внутренних взрывов в моторе, а также на их устранение.

детонация двигателядетонация двигателя

Порой будет правильно обратиться к специалистам сразу, а не пытаться методом тыка разобраться в причинах своими силами. Не бойтесь просить помощи и консультироваться с более опытными автомобилистами. Только так можно получить солидный багаж знаний, обучаясь на чужих, и не на своих ошибках.

Всем спасибо за внимание! Обязательно подписывайтесь, оставляйте комментарии и задавайте актуальные вопросы по теме!

почему происходит и как устранить

Начнем с того, что ряд неисправностей двигателя опытные автомеханики и сами водители могут определить по звуку работы ДВС. Как правило, появление «звона» при резком нажатии на газ на повышенных передачах или «бубнящий» звук после выключения зажигания не сильно пугает начинающих автолюбителей, однако зачастую это звук детонации двигателя.

При этом в ряде случаев такие звуки поголовно списывают на стук поршневых пальцев. Однако важно понимать, что зачастую дело не в пальцах, а в детонации, которая в скором времени может обернуться серьезными неприятностями и дорогостоящим ремонтом мотора.

Нужно учесть, что поршневые пальцы обычно стучат на сильно изношенных моторах, в которых уже давно имеются проблемы с поршнями, кольцами и т.д. При этом звонкие постукивания в относительно «свежем» силовом агрегате с нормальной ЦПГ никак не являются звуками ударов металла по металлу.

В этом случае металлический звон появляется в результате нарушения процесса сгорания топлива в цилиндрах. Далее мы поговорим о том, по каким причинам возникает детонация двигателя на холостых оборотах,  при резком нажатии на педаль газа в движении и т.д. Также мы рассмотрим, что  делать водителю для сохранения моторесурса и самого ДВС в исправном состоянии.

Содержание статьи

Детонация двигателя: основные признаки

Итак, детонация представляет собой неконтролируемый хаотичный процесс сгорания топлива, который больше похож на взрывы в цилиндре. Причем эти условные взрывы происходят несвоевременно (например, на такте сжатия, когда поршень еще движется вверх). В результате ударная волна и высокое давление становятся причиной сильнейших нагрузок на элементы ЦПГ и КШМ, буквально разрушая мотор.

Детонацию определяют не только по звуку, но и по ряду других признаков. Прежде всего, двигатель теряет мощность при нажатии на газ, также мотор может немного дымить в момент резкого нажатия на педаль акселератора серовато-черным дымом. Обычно сильная детонация сопровождается перегревом двигателя, на холостых и под нагрузкой работа ДВС может быть крайне неустойчивой, скачут обороты и т.д.

Почему возникает детонация в цилиндрах двигателя

Специалисты выделяют несколько главных причин, по которым топливо детонирует в двигателе.

  • Прежде всего, стоит сразу выделить использование низкооктанового бензина в агрегатах с высокой степенью сжатия. Если просто, октановое число бензина (
    АИ-92, 95 или 98) фактически указывает на его детонационную стойкость, а не на качество, как многие ошибочно полагают.

Использование топлива с неподходящим октановым числом для конкретного двигателя закономерно приводит к тому, что топливно-воздушный заряд детонирует при сильном сжатии. Еще добавим, что простые двигатели, которые не имеют ЭСУД и датчика детонации, подвержены большему риску.

  • Закоксовка двигателя. Важно понимать, что современные моторы не только на иномарках, но и на отечественных авто сильно отличаются от аналогов времен СССР. В двух словах, если моторы на модели «Москвич» 2141 имели степень сжатия около 7 единиц и нормально работали на любом топливе, то сегодня агрегаты имеют от 9 до 11 и более единиц.

При этом уменьшение физического объема камеры сгорания в результате образования слоя нагара приведет к тому, что топливный заряд в цилиндре будет сжиматься сильнее, при этом появляется детонация. Если к этому добавить и низкое качество топлива на отечественных АЗС, тогда риски еще более возрастают.

  • Нарушение процесса смесеобразования. В этом случае может начать детонировать слишком «богатая» смесь, в которой много топлива по отношению к количеству воздуха.

Отметим, что такая детонация может быть кратковременной и часто остается незамеченной для водителя, однако об отсутствии вреда для двигателя при этом говорить никак нельзя.

  • Угол опережения зажигания (УОЗ). Простыми словами, угол зажигания определяет, в какой момент будет подана искра в камеру сгорания. Если учесть, что в норме топливо не взрывается, а горит, тогда становится понятно, что процесс сгорания также занимает некоторое время.

При этом важно сделать так, чтобы максимум давления газов на поршень, которые образуются в результате сгорания порции топлива, приходился именно на момент рабочего хода поршня. Только так можно эффективно передать через поршень энергию расширяющихся газов на коленвал.

Для этого искру можно подать немного раньше того момента, пока поршень дойдет до верхней мертвой точки (ВМТ). За это время топливо успеет воспламениться, а расширение газов и рост давления на поршень как раз произойдет в тот момент, когда поршень уже достигнет ВМТ и затем пойдет вниз.

При этом нужно понимать, что неправильная регулировка УОЗ (сдвиг момента воспламенения ближе к ВМТ), когда смесь воспламеняется практически тогда, когда поршень уже поднялся верхнюю мертвую точку, часто становится причиной появления детонации. Опять же, традиционно добавим к этому еще и низкое качество топлива.
  • Конструктивные особенности камеры сгорания. Бывает так, что некоторые двигатели изначально склонны к детонации. В ряде случаев причиной является само устройство камеры сгорания, реализация ее охлаждения и т.д.

Еще виновником могут оказаться и поршни, у которых отмечен неудовлетворительный тепловой баланс (например, днище поршня утолщено ближе к центру, что заметно ухудшает качество отведения избытков тепла). Так или иначе, но риск возникновения детонации на подобных моторах намного выше.

  • Перегрев двигателя. Если обратить внимание на предыдущий пункт, становится понятно, что повышение температуры в камере сгорания является причиной детонации. Вполне очевидно, что снижение эффективности работы системы охлаждения может привести к тому, что двигатель перегревается.

В подобных условиях вполне вероятно возникновение детонации, при этом сама детонация также дополнительно приводит к локальным и общим перегревам. По этой причине детонация мотора в результате неисправной системы охлаждения особо опасна, так как силовой агрегат может быть не только сильно поврежден, но и в дальнейшем не подлежать восстановлению.

Как устранить детонацию двигателя

Итак, рассмотрев основные причины детонации мотора и разобравшись с тем, что это такое, можно перейти к тому, как избавиться от этого явления. Начнем со старых ДВС. В самом начале следует исключить перегрев мотора, а также заправку некачественным или неподходящим топливом, проверить свечи зажигания.

Далее, если на двигателе не установлен датчик детонации, тогда проявление ее признаков указывает на необходимость регулировки УОЗ. Для этого нужно уменьшить угол опережения зажигания, покрутив трамблер. Главное, добиться того, чтобы двигатель стабильно работал в режиме холостого хода.

Решение является временным, так как долго с уменьшенным углом зажигания ездить нельзя (прогорят выпускные клапана в результате роста температуры отработавших газов), но добраться до сервиса своим ходом вполне реально.

Однако во время езды нужно постоянно следить за тем, чтобы в двигателе не было характерного «звона». Еще на старый ДВС можно установить так называемый электронный октан-корректор, чтобы избежать манипуляций с трамблером. Еще добавим, как показывает практика, многие владельцы карбюраторных авто предпочитают установить электронное зажигание.

Что касается более современных двигателей, на инжекторных агрегатах штатно реализованы решения, позволяющие избежать или свести к минимуму риск детонации. Речь идет о датчике детонации двигателя (ДД), который фиксирует ее возникновение. Затем соответствующий сигнал поступает на ЭБУ.

Затем блок управления самостоятельно корректирует угол опережения зажигания с учетом тех данных, которые были получены от ДД. При этом возможность такой корректировки составляет, в среднем, сдвиг угла на 2 – 5 градусов. Если же избавиться от детонации таким способом не удается, ЭБУ фиксирует ошибку и прописывает к себе в память, на панели приборов может загореться «чек»,  двигатель переходит в аварийный режим и т.д.

То же самое происходит и тогда, когда сам датчик детонации вышел из строя или топливо оказалось слишком неподходящим, то есть контроллер попросту не способен убрать детонацию путем запрограммированного сдвига угла опережения зажигания.

Становится понятно, что в этом случае водителю на начальном этапе нужно начать с проверки датчика детонации, а также считать ошибки из памяти ЭБУ. Сделать это можно в рамках компьютерной диагностики двигателя. Также проверку можно выполнить и самостоятельно (при наличии специального диагностического адаптера-сканера в разъем OBD и смартфона/планшета или ноутбука с предварительно установленным программным обеспечением).

Читайте также

Детонация двигателя: причины появления и способы устранения

Что такое детонация двигателя внутреннего сгорания

Детонация двигателя явление не из приятных. Причины детонации мы разберем в конце статьи, а сначала давайте разберемся в том, что такое детонация, и что при ней происходит с двигателем.

Нормальное сгорание топлива в цилиндре, это химическое взаимодействие, протекающее в смеси паров бензина с воздухом. Для того чтобы процесс начался, мало просто перемешать горючее с воздухом в нужной пропорции, этому веществу необходимо еще дать необходимую энергию.

В дизельных двигателях для этого создается очень высокое давление на горючую смесь и температура в конце такта сжатия способствует воспламенению топлива. В бензиновых моторах смесь необходимо поджечь искрой, которая создается при помощи автомобильной свечи. Сформировавшееся пламя распространяется от электродов автомобильной свечи к стенкам всей камеры сгорания.

Пока фронт пламени идет от свечи зажигания к дальним зонам камеры сгорания, может произойти ее самовоспламенение до прихода огня. Несомненно, из-за этого возникает слабая ударная волна, которая встречает на своем пути подготовленное к воспламенению топливо.

От сжатия горючая смесь тут же воспламеняется. Проще говоря, эта волна и есть детонация, скорость ее распространения в цилиндре двигателя достигает порядка 1000 м/с. Это в несколько раз быстрее обыкновенного фронта огня. При этом вы можете слышать металлический звук.

Это явление проявляется, как правило, при средних и больших оборотах мотора. Слабая и кратковременная нагрузка не оказывает серьезного вредного воздействия. Кроме того, чем ближе обстоятельства сгорания в моторе к детонации, тем выше его КПД.

В дизельных двигателях уровень сжатия намного выше, от чего топливо нагревается до пятисот градусов, и самовоспламеняется без помощи искры. В бензиновых моторах уровень сжатия намного меньше, соответственно, и температура в цилиндрах ниже. Кроме того, способность самовозгораться у бензина ниже, чем у дизельного горючего.

Причины детонации двигателя (ДВС)

Последствия детонации двигателя

Сильная детонация губительно действует на детали камеры сгорания. По сути, детонация — это взрыв, и несложно догадаться, что вследствие этого происходит механическое разрушение деталей двигателя.

При длительной и сильной детонации может быть испорчен и поршень, и шатун, другие элементы КШМ. Так же негативному воздействию подвергаются клапаны и другие элементы ГРМ. И конечно же цилиндры подвергаются сильнейшему негативному воздействию.

Детонация двигателя при выключении

После того как выключили зажигание, мотор автомобиля может временами продолжать работать, то есть «дергается». Частота вращательных движений коленчатого вала то увеличивается, то уменьшается. И происходящее в камере сгорания напоминает процесс самовозгорания топлива в дизельном двигателе. Это явление называется «дизелинг». Не нужно его путать с детонацией, это другое явление и ничего общего с детонацией не имеет.

Дизелинг появляется при некорректной регулировке холостого хода. В случае если система загрязнена и смесь обогащают принудительным способом, путем закручивания винта количества. Свыше меры приоткрывают заслонку первой камеры, при этом получается, что всегда работает главная дозирующая система. Это так же может служить причиной детонации на холостых оборотах.

Причины возникновения детонации в двигателе

Причиной детонации в современных двигателях, включая ВАЗ, чаще всего является низкое качество топлива и количество примесей в нем. Прежде чем ехать в сервис попробуйте сменить заправку. Если детонация не исчезнет, то необходимо проверить работу топливной системы с помощью компьютерной диагностики. Так же необходимо обратиться в сервис в том случае, если детонация сильная.

Помимо низкого качества топлива причиной детонации может стать:

  • низкое октановое число используемого топлива
  • грязный топливный фильтр
  • плохо работающие форсунки
  • неполадки в работе топливного насоса
  • неисправный кислородный датчик
  • использование неподходящих свечей зажигания
  • неисправность системы охлаждения двигателя
  • неисправность блока управления работой двигателя

То есть причин много, но большинство из них можно определить только лишь с помощью специального диагностического оборудования.

Что делать, если двигатель детонирует?

Детонация, как правило, возникает при определенных режимах работы двигателя, характеризующихся высокими оборотами двигателя и повышенной нагрузкой.

Это может быть резкий старт с места, движение в гору, движение с полной загрузкой и т.д.

Для борьбы с детонацией в современных двигателях используется специальный датчик, который так и называется датчик детонации. Он отслеживает параметры работы двигателя, и в случае появления детонации изменяет режим работы двигателя за счет изменения состава топливной смеси и параметров угла опережения зажигания.

Однако, если во время движения вы заметили, что двигатель детонирует, то первым делом необходимо изменить стиль вождения. Как можно плавнее нажимая на педаль газа старайтесь так же плавно трогаться, снизьте скорость движения, преодолевайте подъемы на пониженной (по сравнению с обычным режимом) передаче.

При первой же возможности залейте в бак гарантировано хороший бензин, купленный на официальной заправке того же Лукойла или BP. Если детонация не прекратится, то езжайте в сервис на диагностику.

Детонация двигателя что это? Причины детонации и профилактика

Для автолюбителей детонация в двигателе может привести к очень неприятным последствиям, например, к преждевременному износу важных составных элементов, например, детали цилиндро-поршневой группы, а также прокладки головки цилиндрического блока и других составляющих внутренностей, прячущихся под капотом. Именно поэтому лучше узнать какие причины детонации двигателя могут привести к быстрому износу и вынудят хозяина авто вести свою четырехколесную любимицу в автосервис.

Рассказываем, что такое детонация в двигателе, как ее избежать и какую заботу нужно проявлять к мотору, чтобы превентивно избежать растрат на новые комплектующие и держать имущество в рабочем состоянии весь эксплуатационный период.

Детонация двигателя

 

Детонация что это такое?

При определенных обстоятельствах топливовоздушное вещество может воспламеняться гораздо раньше, чем свечи возгорания искру. Это приводит к тому, что бензин сгорает гораздо быстрее, чем при правильной работе. Такая быстрота в сжигании масла связана с возгоранием всего объема одновременно, а не поэтапно как от свечей. Причины детонации двигателя кроются и в том, что возгорание стартует раньше, чем коленчатый вал успеет встать на правильный расчётный угол и продолжает свое движение к верхней мертвой точке. Образованные газообразные вещества быстро расширяются, а поршень начинает их сжимать. Результатом будет давление, которое появляется в камере, не соответствует нормальным эксплуатационным значениям. Кроме того, образованная небольшая ударная волна появляется от крохотного взрыва наносит ущерб стенкам цилиндра, а заодно и днищу поршневого механизма. Это сопровождается непривычными звуками, которые неопытные гонщики обычно принимают за легкий стук или приемлемый гул от движка.

Детонация

Каковы причины детонации двигателя?

Небольшие взрывы могут сопровождать движок у всего транспорта не только старого повидавшего длительные пробеги, но и совершенно новенькие модели могут страдать от детонирования. Отличие, что на современных моделях устанавливают диджитализированные датчики, способные вовремя предупредить владельца о надвигающейся опасности, но такое чудо инновации встречается только на инжекторных силовых моторах. Плюсы этого прибора — он передаёт сигнал бортовому компьютеру информацию о состоянии внутренностей капота, чтобы регулировать работу внутренних механизмов. Движки нового поколения действуют при высоких условиях сжатия, это значительно увеличивает риск поломки, и вызывает причины детонации двигателя.

датчик детонации

Не редкость, когда маячок предупреждающий о неисправности не корректно работает, и узнать о происшествии можно лишь постфактум в салоне автомастерской.

Теперь выясним то, какие наиболее популярные причины детонации двигателя приводят к скорому изнашиванию деталей.

  • Неподходящее топливо или его низкое качество.
  • Упреждение свечей зажигания избыточно большое.
  • Износ воздушно топливной смеси.
  • Загрязнение стенок цилиндрического блока нагаром.
  • Свечки не подходят под требования системы, низкокачественные или банально не подходят по характеристикам.
  • Мотор перегревается из-за поломки охладительного комплекса.

Теперь перейдем к рассмотрению пунктов детальнее. Чтобы выяснить каковы причины детонации двигателя.

Не то октановое число или плохое качество горючего

Причины детонации двигателя случаются из-за попадания в моторный отсек, бензина с охлаждающей жидкостью, которое не подходит, из-за этого мини-взрывы будут неизбежны событием. Те, кто производит автомобиль, рассчитывают степень сжатия для определенного вида бензина, поэтому если использовать горючее не с тем октановым номером и к тому же пытаться покормить свой автомобиль низкокачественным горючим.

причины детонации

Настройка зажигания произведена некорректно

Чтобы повысить производительность и ускорить своего четырехколесного друга, знатоки меняют стандартную настройку всего механизма запаливания. Но они забывают, что, когда угол опережения увеличенный, то искра будет подаваться скорее, и сжигание горючего наступит в тот момент, когда оно еще не полностью смешалось с воздушной смесью.

некорректная настройка зажигания

Свечи запаливания не правильно работают

Причины детонации двигателя могут проявляться не в тех зажигательных свечах, которые подходят для этой модели. Проблема заключается в том, что инженер мотора не рассчитывал, что на его изобретение будут ставить зажигательные приборы низкого качества или просто несовместимые по параметрам с деталью. Из-за этого искра генерируется не в тот момент в который требуется это и является отправной точкой для возгорания топливовоздушной смеси.

слабая и сильная детонация

Износ топливовоздушного компонента

Чтобы сэкономить, многие авто любители намеренно лишают топливовоздушную смесь полезных микроэлементов. Так как в конечном продукте отсутствует нужная концентрация паров, искра физически не может воспламенить обеднелое вещество. А при следующем зажигании наоборот, пары превышают допустимую норму. Чересчур богатый состав на микроэлементы наоборот может начать воспламеняться раньше, чем начнется сжатие цилиндра.

Нагарная грязь на внутренней поверхности цилиндрической емкости

Нагарная грязь на внутренней поверхности цилиндрической емкости

Не редко внутренняя гигиена внутренностей капота, а именно моторного отсека, может повлиять на его неприятное разрушение. Причины детонации двигателя случаются из-за того, что на стенках камеры сгорания, образуется большое количество нагара, из-за сильного нагревания налет на поверхности превращается в фитиль, зажигания, которого приведёт к небольшому взрыву топливовоздушного вещества. А еще он увеличивает сжатие, что в совокупности с неправильным октановым значением воспламенит горючее из-за повышенного температурного сжатия.

чистота под капотом

Охладительный комплекс работает некорректно

Причины детонации двигателя проявляются и в плохой работе охладительной системы. Эта неполадка проявляет себя, когда происходит разгон моторчика. При сильной нагрузке движок перегревается, а отсек сгорания накаляется как следствие — горючее воспламеняется

Система охлаждения двигателя

Что часто путают с детонацией?

В автомобильной инженерии существует такой термин как «калильное зажигание». Автомобилисты заблуждаются из-за того, что при калильной ситуации ДВС еще работает и в тех условиях, когда зажигание находится в выключенном состоянии. Но это совсем не проблема, о которой говорится в данной статье, это всего лишь топливовоздушная смесь, которая возгорается из-за нагретого мотора, но это не причины детонации двигателя.

Дизелинг — тоже проблема, которую воспринимают за детонирование, но на самом деле нет. Это явление сопровождается недолгой работой мотора, даже когда уже выключено зажигание и использование масла несоответствующего детонационной характеристике. Это в свою очередь приводит к тому, что состав самовозгорается.

Причины детонации двигателя видео

Методы профилактики

Причины детонации двигателя были выяснены, теперь узнаем о том, как  относиться в составляющим машины, чтобы она служила долго. Ультимативное решение — это избавиться от первопричин.

Сейчас расскажем, как их найти, какие нюансы учитывать при уходе за имуществом. Поговорим о распространенных методах борьбы с детонацией.

 

  • Использование горючего считаясь с параметрами, предложенными компанией производителем.                                    Качественное топливоВ большинстве ситуаций это касается октанового числа, не рекомендуется использовать его с заниженными характеристиками.  Стоит пользоваться услугами проверенных автозаправок с качественным бензином. На непроверенных заправках производители могут замешивать в состав топлива пропан или другой газ низкого качества. И хотя это повышает октановые значения, но совсем ненадолго, потенциально это больше навредит, хотя и поможет сэкономить денег.                                                                                           
  • Другой профилактический метод — это установить механизм позднего зажигания.                                                      Статистические данные указывают на то, что причины детонации двигателя кроются в свечах зажигания.                            
  • Еще одним профилактическим методом будет выполнение раскоксовки.                                                                                               Суть заключается в том, чтобы почистить движок от нагара и грязи. Это легко сделать самому, в гараже используя средства для раскоксовки моторного отсека.          Раскоксовка двигателя                                                
  • Сделать небольшую ревизию и проверить охладительную систему.                                                                                                              Уделите внимание радиатору, фильтрам и мелким патрубкам. Не стоит забывать про антифриз, ведь его свойства постепенно тоже деградируют, поэтому необходимо вовремя его поменять.                                                                                                          
  • У дизельных движков нужно скорректировать угол впрыска масла.                                                                                                                
  • Относиться добросовестно к своему транспортному средству и не подвергать его критическим условиям. Например, не стоит менять рычаг коробки передач на большие скорости, когда езда медленная.                                             
  • Другой превентивной мерой будет забота о внутренностях капота.                                                                                                 Рекомендуется часто проверять движки и следить за его сохранностью, менять масло и предотвращать перегрев. Профессиональные автолюбители рекомендуют хитрый прием. Его суть в том, чтобы дать поработать моторчику на повышенных оборотах и на средней передаче. В результате движок очистится от грязи и мелкой мишуры, которая препятствует нормальной работе.                                                           
  • Причины детонации двигателя часто связаны с горячим перегретым мотором. И чаще всего это происходит на двигателе, который работает на малых мощностях. Эксплуатируйте его на средних оборотах это значительно поможет сохранить срок его изнашивания.                                          средние обороты    
  • Датчик — это тоже важный элемент, который помогает избежать дальнейших проблем и вовремя предотвратить опасность поломки детали.                                                                        Но как проверить исправность самого прибора?                        Первый метод с помощью популярного мультиметра, его используют в элеткронике, подойдет даже старый, советский. Нужно поставить его в режим работы измерения сопротивления электричеству. Затем — убрать фишку от датчика измерения риска воспламенения, а вместо нее подсоединить антенны от мультиметра. Теперь на дисплее прибора видны цифры сопротивления. Спустя несколько секунд эти значения возвращаются в привычное состояние. Если ничего такого не происходит, измеритель сломан и требует замены или починки.                                                                               
  • Другой метод легче в реализации.                                                          Для него стоит включить мотор, а его обороты держать на уровне 2000 в минуту. Затем следует открыть капот и, используя молоток, слегка ударить место крепления датчика для измерения уровня детонирования. Прибор, у которого все хорошо, и он работает правильно, будет воспринимать эту атаку, как мини взрыв и немедленно оповестит электронный блок управления. А если нет, тогда он неисправен и его следует менять. При монтировке нового измерителя обращайте особое внимание на контакт между ним и системой управления, он должен быть крепким и надежным, а иначе его работа будет некорректной. Эти хитрые приемы помогу сохранить транспортное средство в рабочем состоянии и подарить еще много тысяч пробега в будущем.

Одно из решений проблемы детонации на карбюраторном автомобиле видео 

Хороших дорог!

Хороших дорог

Детонация двигателя: что это такое?

Детонация двигателя представляет собой нарушение плавного процесса сгорания топливно-воздушной смеси в цилиндрах силового агрегата, в результате чего такое сгорание приобретает взрывной ударный характер. Другими словами, топливо резко взрывается в рабочей камере, что приводит к моментальному выбросу энергии и образованию ударной волны.

В нормальных условиях фронт пламени в цилиндре распространяется со средней скоростью около 30 метров в секунду. Во время детонации данный показатель увеличивается до 2000 метров. Воспламенение смеси в норме должно происходить в тот момент, когда поршень практически находится в ВМТ. Что касается УОЗ (угол опережения зажигания), зачастую этот показатель составляет 2 или 3 градуса. Топливный заряд также догорает после того, как поршень пройдет ВМТ и начинается его рабочий ход.  

Если в двигателе происходит детонация, тогда топливно-воздушная смесь воспламеняется в момент, когда поршень еще находится на такте сжатия. Энергия от сгорания заряда в этом случае оказывает сильное давление на поднимающийся поршень, а не толкает его вниз. Последствиями такого взрыва топливной смеси является значительное увеличение ударных разрушительных нагрузок на ЦПГ и КШМ, рост температуры, снижение мощности двигателя и возрастание расхода топлива.

Содержание статьи

Основные причины детонации

Среди различных причин возникновения детонации специалисты отмечают неправильно выставленный угол опережения зажигания на бензиновых двигателях (угол опережения впрыска топлива на дизельных ДВС), сбои в процессе смесеобразования, снижение эффективности работы системы охлаждения, а также целый ряд других возможных причин.

Детонацию двигателя принято условно разделять на допустимую и критическую. Под допустимой детонацией следует понимать кратковременное (иногда малозаметное) явление. Критическая детонация может проявляться постоянно, только при увеличении нагрузок на мотор, на холостом ходу, а также во время работы ДВС в различных режимах.

В списке основных причин появления детонации отмечены:

  • нарушения условий эксплуатации мотора;
  • использование бензина с отличным от рекомендуемого октановым числом;
  • особенности конструкции силового агрегата;

Эксплуатация двигателя

Детонацию можно услышать на полностью исправном моторе во время эксплуатации агрегата под нагрузкой. Смесь в цилиндрах  обычно детонирует на затяжном подъеме при движении с такой скоростью, которая не соответствует выбранной передаче.

Другими словами, детонация двигателя отчетливо заметна в том случае, когда водитель пытается заехать на подъем с низкой скоростью без переключения на пониженную передачу и давит на газ. Обороты коленвала в этот момент низкие, двигатель «не тянет», то есть не набирает мощность и не разгоняет автомобиль. К общему звуку работы мотора в этом случае добавляется звонкий металлический детонационный стук, похожий на стук поршневых пальцев. Такой звук становится результатом ударов взрывной волны, которая с высокой частотой бьет по стенкам камеры сгорания.

Также необходимо отметить, что склонность к детонации топливно-воздушной смеси напрямую зависит от исправной работы систем зажигания и охлаждения. Смесь может детонировать в цилиндрах при наличии следующих факторов:

  • раннее зажигание;
  • перегрев двигателя;
  • обильный нагар в камере сгорания;
  • сильная закоксовка двигателя, в результате чего увеличилась степень сжатия;

Зажигание часто делают ранним для улучшенного отклика двигателя на нажатие педали газа, особенно на низких оборотах. Раннее зажигание заставляет смесь воспламеняться до наступления момента, когда поршень подходит к ВМТ. Так как поршень еще только осуществляет движение в верхнюю мертвую точку, раннее воспламенение смеси означает противодействие его движению. Дополнительным негативным явлением при таком зажигании выступает перегрев.

Скопление нагара в камере сгорания приводит к уменьшению объема самой камеры и повышению степени сжатия. Вторым по значимости фактором, влияющим на детонацию, является значительное повышение температуры в камере сгорания при наличии отложений. В отдельных случаях нагар может буквально тлеть, заставляя смесь в цилиндрах воспламеняться неконтролируемо. Получается, детонация при определенных условиях провоцирует появление калильного зажигания, которое также является аномальным самопроизвольным воспламенением смеси.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое калильное зажигание. Из этой статьи вы узнаете о причинах появления данной неисправности, а также о последствиях воздействия КЗ на мотор и его эксплуатацонный ресурс.

Дополнительно необходимо учесть тот факт, что детонация двигателя может возникнуть в результате установки свечей зажигания с неподходящим для данного типа двигателя калильным числом. Отдельно на детонацию может повлиять внесение различных изменений в топливную аппаратуру, а также «чиповка» ЭБУ и другие манипуляции, влияющие на смесеобразование в целях экономии топлива. Условно называемая тюнерами «экономичная прошивка» означает, что в блок управления двигателем вносится ряд корректив, затрагивающих топливные карты. Результатом становится обедненная смесь на разных режимах работы ДВС, снижаются динамические характеристики автомобиля.

Во время работы ЭБУ двигателя на заводских настройках смесь рассчитана на «мягкое» воспламенение, благодаря чему температура внутри камеры сгорания остается в заданных рамках. При серьезных нагрузках в двигателе после прошивки зачастую возникает детонация на слишком «бедной» смеси. Обедненная смесь приводит к перегреву деталей. Указанный перегрев при последующем впрыске топлива может вызвать самопроизвольное воспламенение топливного заряда.

Октановое число бензина

Одной из наиболее распространенных причин детонации двигателя является использование бензина с низким октановым числом, которое не рекомендовано для данного типа ДВС. Добавим, что указанный параметр не так важен для дизельного двигателя, так как основной характеристикой дизтоплива выступает цетановое число.

Дело в том, что солярка изначально более устойчива к детонации. В дизеле воспламенение происходит в результате сжатия и нагрева от такого сжатия топливной смеси. По этой причине дизельные двигатели конструктивно имеют более высокую степень сжатия.

Бензин имеет заметно меньшую стойкость к детонации сравнительно с дизтопливом. Октановое число является той характеристикой, которая отражает детонационную стойкость бензина. В бензиновом моторе степень сжатия ниже, топливно-воздушная смесь загорается от искры. Чем выше оказывается октановое число, тем большее сжатие смеси допускается без риска детонации. 

Получается, заправка 92-м бензином автомобиля, двигатель которого имеет высокую степень сжатия и допускается использование горючего с октановым числом только 95 и выше, приведет к появлению детонации во время работы мотора под нагрузкой.

Необходимо отдельно учитывать, что детонация может проявляться даже в случае заправки топливом с необходимым октановым числом. В этой ситуации дело может быть в низком качестве горючего, так как на АЗС часто используют различные способы для искусственного повышения октанового числа. Среди таковых особо отмечают добавку в бензин жидкого газа (пропан, метан). Указанные газы являются летучими, то есть испаряются через небольшой промежуток времени. В итоге топливный бак быстро оказывается заполненным бензином с низким октановым числом, хотя изначально заправляемое топливо соответствовало рекомендуемому для данного типа ДВС.

Особенности конструкции ДВС

Детонация может возникать в двигателе благодаря целому ряду конструктивных особенностей силового агрегата. В списке основных решений отдельно выделяются:

Высокофорсированные бензиновые атмо и турбодвигатели имеют более высокую степень сжатия сравнительно со штатными атмосферными аналогами, вследствие чего демонстрируют повышенную предрасположенность к детонации. Такие ДВС предполагают эксплуатацию исключительно на качественном бензине с высоким октановым числом.

Конструктивные решения для предотвращения детонации

Для борьбы с детонацией инженеры в разное время использовали определенные конструктивные решения. Такие решения направлены на максимально эффективное и быстрое сгорание заряда топлива во фронте пламени, полноту сгорания от искры, замедление окислительных процессов, в результате которых происходит неконтролируемое воспламенение.

Необходимо добавить, что в целях противодействия детонации могут быть увеличены обороты двигателя, в результате чего сокращается время на протекание окислительных реакций и снижается вероятность самовоспламенения топливно-воздушной смеси.

Еще одним инженерным решением выступает турбулизация. Потоки смеси в камере сгорания благодаря конструктивным особенностям получают определенное вращение, фронт пламени от искры распространяется быстрее. Также противостоять детонации помогает уменьшение того расстояния, которое проходит фронт пламени. Для сокращения пути цилиндр может быть выполнен с меньшим диаметром, а также возможна установка еще одной свечи зажигания.

Отдельно стоит отметить форкамерно-факельное зажигание, которое в свое время было призвано эффективно бороться с детонацией. Моторы с форкамерой конструктивно предусматривают наличие двух камер: предкамеру и основную камеру. Принцип работы состоит в том, что в малой камере создается обогащенная смесь, а в основной находится обедненная. После воспламенения смеси в предкамере фронт пламени воспламеняет смесь в основной камере, исключая возможность детонации.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое форкамерный двигатель. Из этой статьи вы узнаете об особенностях конструкции и принципах работы предкамерных моторов.

На современных моторах детонации активно противостоит электроника. Появление микропроцессорных блоков управления двигателем (ЭБУ) позволило в автоматическом режиме изменять угол опережения зажигания (УОЗ) на основании показаний от датчиков, а также динамично вносить коррективы в состав горючей смеси.

Детонация двигателя при выключении зажигания

Достаточно распространенным явлением во время эксплуатации бензиновых и дизельных ДВС является то, что детонация двигателя проявляется уже после выключения зажигания. Двигатель в этом случае дергается, так как коленвал успевает сделать еще несколько оборотов.

Такая детонация двигателя после выключения зажигания может быть вызвана двумя явлениями:

В первом случае, который характерен для бензиновых агрегатов, имеет место кратковременная или продолжительная работа мотора в результате повышения степени сжатия или использования несоответствующего по детонационной стойкости топлива, что приводит к самостоятельному воспламенению топливно-воздушной смеси. Во втором случае горючее в цилиндрах может самопроизвольно воспламеняться после выключения зажигания от контакта с раскаленными поверхностями или тлеющим слоем нагара в камере сгорания.

Детонация двигателя и возможные последствия

Как уже было сказано выше, от разрушительных нагрузок в результате постоянной детонации быстро выходит из строя кривошипно-шатунный механизм, ГБЦ, другие в большей или меньшей степени нагруженные элементы и узлы двигателя. Ударная волна от взрыва детонирующего топливного заряда с высокой скоростью ударяет по стенкам цилиндров, разрушает масляную защитную пленку на трущихся парах.

Также детонация вызывает нарушение процесса теплоотдачи от раскаленных газов, которые перегревают цилиндры. Возникающий локальный или общий перегрев двигателя уничтожает кромку поршня, которая попросту выкрашивается или плавится под воздействием запредельно высоких температур. Рост температуры вызывает прогар прокладки головки блока, разрушение стенок цилиндров, прогар клапанов ГРМ, быстро приходят в негодность свечи зажигания и т.д. Закономерным итогом становится то, что ударные и термические нагрузки, возникающие при детонации, значительно повышают общий износ двигателя и сокращают его моторесурс.

Читайте также

Детонация | lycoming.com

Что такое детонация?

Детонация — это резкое сгорание или взрыв топливного заряда внутри цилиндра. Во время нормального сгорания свечи зажигания воспламеняют топливный заряд, и топливо имеет постоянное и равномерное горение, поскольку поршень проходит рабочий такт, и химическая энергия эффективно преобразуется в механическую. Говоря упрощенно, когда происходит детонация, топливный заряд быстро воспламеняется в результате неконтролируемого взрыва, вызывая ударную силу на поршень, а не постоянный толчок.Легкая детонация не может иметь никаких признаков в салоне самолета. От умеренной до сильной детонации можно было заметить неровность двигателя, вибрацию или потерю мощности и, в конечном итоге, повреждение двигателя. Пилоту всегда следует искать неожиданно высокие температуры головки цилиндров (CHT) или выхлопных газов (EGT), которые могут быть признаком того, что происходит детонация.

Что вызывает детонацию и как ее предотвратить?

Процесс сгорания внутри поршневого двигателя довольно динамичный, и есть много вещей, которые могут способствовать детонации.В этой статье мы коснемся нескольких наиболее распространенных причин, а не краткого списка.

Во-первых, предположим, что самолет и двигатель заправлены топливом правильно и что октановое число топлива соответствует или превышает октановое число, требуемое двигателем. Инструкция по обслуживанию Lycoming 1070 содержит исчерпывающий перечень одобренных видов топлива для наших двигателей, а также другую важную информацию.

Учитывая, что топливо является правильным выбором для двигателя, для пилота причиной номер один детонации является чрезмерная обедненная смесь при высоких настройках мощности.Пилот должен всегда придерживаться указаний в утвержденном руководстве по эксплуатации для правильных настроек наклона и мощности. Чтобы ознакомиться с рекомендациями Lycoming, обратитесь к текущим редакциям соответствующего руководства оператора Lycoming и инструкции по обслуживанию 1094. Если пилот считает, что двигатель может взорваться, он или она может предпринять следующие действия.

  • Увеличьте смесь двигателя.
  • Уменьшите мощность до более низкого значения.
  • Уменьшите или прекратите набор высоты и увеличьте скорость движения для лучшего охлаждения.

Для механика причиной номер один детонации будет любая проблема, которая может привести к неожиданно обедненной работе цилиндра. Чаще всего это вызвано частичным засорением форсунки впрыска топлива или утечкой всасываемого воздуха. Каждый раз, когда топливные форсунки снимаются, их следует прочистить и проверить поток. Во время осмотра механик должен искать признаки утечки на входе; обычно отмечается синим пятном топлива на впускных трубах. Перед дальнейшим полетом следует исправить любые аномалии.

Мы также видели случаи, когда треснувшие или иным образом поврежденные свечи зажигания создавали «горячую точку» в двигателе, и происходила детонация. Вот почему никогда не стоит использовать вилку, которая упала на твердый пол или была повреждена иным образом.

Двигатели

Lycoming соответствуют требованиям FAA по запасу детонации или превосходят их. Следовательно, если двигатель обслуживается и эксплуатируется в соответствии с нашими опубликованными инструкциями, двигатель никогда не должен взрываться.

Как мой механик или мастерская по ремонту двигателей узнает о детонации?

Детонация оказывает негативное воздействие на двигатель.Легкая детонация может вызвать преждевременный износ подшипников и втулок. Сильная или продолжительная детонация может вызвать повреждение головки цилиндров и поршней. В некоторых крайних случаях шатун может быть погнут или сломан, головка цилиндра может треснуть или выйти из строя, или могут сломаться опорные площадки поршневого кольца.

Каждый раз, когда цилиндр снимается, ваш механик должен воспользоваться возможностью, чтобы проверить цилиндр и поршни на наличие признаков неисправности. Вот некоторые вещи, которые можно проверить.

  • Хотя это может выглядеть не лучшим образом, накопление свинца или отложения сгорания для двигателей Lycoming являются нормальным явлением. Отсутствие этих депозитов — тоже не всегда хорошо. Необходимо проверить головку цилиндров и поршень на предмет «пескоструйной обработки». Отсутствие отложений или чистая головка и поверхность поршня могут указывать на детонацию. При использовании неэтилированного топлива отложения должны быть…
  • Повреждения от детонации обычно проявляются на краях поршней и на головке цилиндров между портами свечей зажигания и клапанами.

С дополнительными вопросами об уходе и техническом обслуживании вашего двигателя Lycoming, пожалуйста, свяжитесь с нашей группой технической поддержки по адресу: [email protected] или по телефону + 1-800-258-3279.

.

Детонация

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

Если у вашего двигателя есть проблема с детонацией, вы скорее всего услышите ее при ускорении под нагрузкой, при подаче газа в двигатель, когда вы находитесь на высокой передаче или когда тащите двигатель. Детонация возникает из-за того, что топливо с октановым числом (мера его сопротивления детонации) не выдерживает повышенного тепла и давления, когда двигатель находится под нагрузкой. Когда это происходит, топливная смесь самовоспламеняется, создавая разрушительные многочисленные фронты пламени.


Легкая детонация может произойти практически в любом двигателе и не причинит никакого вреда.Но продолжительная сильная детонация — плохая новость, потому что она забивает поршни и кольца. Если проблему не устранить, сильная детонация может повредить ваш двигатель. Это может привести к растрескиванию поршней и колец, разрушению прокладки головки, повреждению свечей зажигания и клапанов и даже к сплющиванию подшипников штока.

Детонация также приводит к потере мощности, так как повышение давления в цилиндре происходит слишком быстро для эффективного рабочего хода. Вместо того, чтобы расти постепенно, он слишком быстро достигает пика, а затем спадает.Результат больше похож на внезапный удар, чем на сильный устойчивый толчок.


ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ДЕТОНАЦИИ БЕНЗИНОМ С ВЫСОКИМ ОКТАНОМ

Один из способов предотвратить детонацию — использовать топливо с более высоким октановым числом. Октановое число моторного топлива является мерой его сопротивления детонации. Октановое число, указанное на насосе заправочной станции, называется «октановым числом насоса», которое является средним октановым числом исследований и моторным. Метод определения октанового числа топлива зависит от используемого метода, но чем выше октановое число, тем лучше топливо противостоит детонации.Топливо с октановым числом 87 менее устойчиво к детонации, чем топливо с рейтингом 89 или 91.

Октановое число бензина может быть улучшено путем дополнительной очистки для увеличения доли более тяжелых углеводородов в топливе, путем использования сырой нефти более высокого качества или путем добавления этанолового спирта в качестве усилителя октанового числа (все это может 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. Этилированный бензин был выведен из употребления в США еще в 1970-х годах, поэтому для повышения эффективности используются более интенсивные процессы переработки (крекинг, изомеризация и другие процессы). октановое число базового бензина. Добавлены дополнительные усилители октанового числа, такие как МБТЭ, этанол, ароматические углеводороды и сильно разветвленные алканы. к бензину, чтобы соответствовать требованиям к октановому числу для адекватного сопротивления детонации.

ПОСЛЕПРОДАЖНЫЕ ДОБАВКИ ДЛЯ ОКТАНОВОГО ТОПЛИВА

Если вы управляете старым маслкаром и не можете найти бензин с достаточно высоким октановым числом, чтобы предотвратить детонацию в вашем двигателе, и вы не хотите расстраивать двигатель, замедляя синхронизацию зажигания или уменьшая его степень сжатия, вы можете добавить добавка для повышения октанового числа бензина в топливный бак.Некоторые присадки, повышающие октановое число, также содержат свинец или заменители свинца для защиты выпускных клапанов в двигателях до 1973 года (в которых отсутствуют упрочненные седла клапанов) от преждевременного износа. Такие продукты могут повысить октановое число перекачиваемого газа на несколько пунктов в зависимости от используемой концентрации (всегда следуйте инструкциям). Но даже этого может быть недостаточно, чтобы устранить постоянную проблему детонации искры, если степень сжатия вашего двигателя превышает 10: 1, или он имеет наддув или турбонаддув.


ЧТО ВЫЗЫВАЕТ ДЕТОНАЦИЮ?

Детонация может иметь несколько причин.Все, что увеличивает температуру или давление сгорания (например, турбонаддув или наддув) или увеличивает рабочую температуру двигателя, увеличивает риск детонации. Повышенная синхронизация зажигания или что-либо, что приводит к тому, что топливно-воздушная смесь работает более бедной, чем обычно, также может вызвать детонацию.

Для некоторых двигателей требуется топливо премиум-класса (с октановым числом 91 или выше), и может возникнуть детонация, если вы заправляете бак средним или обычным топливом. При небольшом открытии дроссельной заслонки двигатель может нормально работать на менее дорогом топливе, но при резком ускорении или при буксировке двигателя под нагрузкой может произойти детонация.

Предполагается, что датчик детонации обнаруживает вибрации, которые сигнализируют о детонации, и временно замедляет синхронизацию зажигания, пока детонация не прекратится. Но даже в этом случае он не может полностью предотвратить детонацию. Мы советуем использовать сорт бензина, рекомендованный в руководстве по эксплуатации или напечатанный на крышке топливного бака, чтобы минимизировать риск детонации.

Другие причины детонации могут включать любую из следующих:


Слишком сильное сжатие может вызвать детонацию. Накопление нагара в камерах сгорания, на крышках поршней и клапанах может увеличить сжатие до точки, где это вызовет детонацию. Отложения углерода также могут вызвать «преждевременное зажигание», то есть состояние, при котором горячие точки в камере сгорания становятся точками воспламенения, в результате чего топливо воспламеняется до возгорания свечи зажигания. Предварительное зажигание — это также то, что заставляет двигатель работать после выключения зажигания.

Скорость накопления отложений зависит от типа вождения и качества сжигаемого топлива.Отложения углерода постепенно накапливаются в новом двигателе в течение первых 5000-15000 миль, а затем выравниваются. Состояние равновесия достигается, 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 клапана, или изношенные, сломанные или неправильно установленные кольца, которые допускают горение масла, могут значительно ускорить накопление отложений.

Чтобы избавиться от отложений, вылейте баллончик «для чистки верха» в карбюратор или через корпус дроссельной заслонки, когда двигатель работает на холостом ходу (следуйте инструкциям на продукте).Дайте химическому веществу впитаться в течение рекомендованного периода времени, затем перезапустите двигатель и продуйте грязь (после этого рекомендуется заменить масло). При необходимости повторите, если первая очистка не устранила проблему детонации.

Если химическая очистка не позволяет удалить нагар, всегда можно использовать метод «Italian Tuneup» для удаления нагара из двигателя. Отведите свой автомобиль в место, где мало или совсем нет движения, и вы можете безопасно разогнаться на полном газу до заявленного ограничения скорости (или выше, если вы не против рисковать штрафом за превышение скорости).Повторите это несколько раз, затем двигайтесь на скоростной автомагистрали не менее 15 минут, чтобы удалить нагар из камер сгорания.

Если двигатель с большим пробегом настолько сильно нагревается, что химическая очистка и / или жесткое вождение не могут удалить углерод, другой вариант — использовать «мягкие» абразивные вещества, такие как измельченные скорлупы грецких орехов, чтобы очистить камеры сгорания. Эту работу можно выполнить с головкой блока цилиндров на месте, сняв свечу зажигания, продув носитель через отверстие для свечи, чтобы выбить нагар, а затем высасывая мусор с помощью заводского вакуума.

Если у вашего двигателя статическая степень сжатия выше 10: 1, единственный способ полностью устранить проблему детонации в перекачиваемом газе может состоять в том, чтобы восстановить двигатель с поршнями более низкого сжатия или головками цилиндров с большими камерами сгорания или замените стоковую прокладку головки на более толстую, чтобы снизить степень сжатия!


Чрезмерная установка угла опережения зажигания может вызвать детонацию . Слишком большое опережение искры приводит к слишком быстрому повышению давления в цилиндре.На старых автомобилях с механическим распределителем вращение распределителя для замедления синхронизации на несколько градусов и / или замена пружин опережения зажигания, чтобы синхронизация не двигалась так быстро, может снизить риск детонации, но также ухудшит производительность. На более новых автомобилях с электронной системой синхронизации зажигания можно изменить кривую опережения зажигания с помощью специального диагностического прибора тюнера.


Перегрев двигателя может вызвать детонацию . Горячий двигатель более подвержен искровому детонации, чем двигатель, работающий при нормальной температуре.Перегрев может быть вызван низким уровнем охлаждающей жидкости (проверьте на наличие утечек), неисправной муфтой вентилятора, недостаточным размером вентилятора или отсутствующим кожухом вентилятора, электрическим вентилятором системы охлаждения, реле вентилятора или датчиком температуры, которые не работают должным образом, термостатом, который заедает закрыто, неисправный водяной насос, забитый радиатор или серьезное ограничение в выхлопе, такое как засоренный каталитический нейтрализатор, отводящий тепло в двигатель. Плохая теплопроводность внутри двигателя из-за скопления ржавчины или накипи внутри охлаждающих рубашек двигателя также может привести к перегреву двигателя.Проверьте работу охлаждающего вентилятора (электрические вентиляторы должны включаться при включении кондиционера) и проверьте на утечки охлаждающей жидкости. Проверить состояние охлаждающей жидкости. В случае загрязнения добавьте бутылку очистителя системы охлаждения в систему охлаждения, дайте ей поработать в течение указанного периода времени, затем слейте воду и промойте систему охлаждения.


Перегретый воздух может вызвать детонацию . На старых автомобилях с карбюраторами воздухоочиститель с термостатическим управлением подает горячий воздух, чтобы способствовать испарению топлива во время прогрева двигателя.Если дверца воздушной заслонки заедает так, что карбюратор продолжает получать нагретый воздух после прогрева двигателя, двигатель может взорваться, особенно в жаркую погоду. Проверьте работу заслонки управления потоком воздуха в воздухоочистителе, чтобы убедиться, что она открывается по мере прогрева двигателя. Отсутствие движения может означать, что вакуумный двигатель или термостат неисправны.

Если у вас есть воздухоочиститель открытого типа на более 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 прохладный и плотный воздух снаружи моторного отсека или перед радиатором, входящим в систему впуска.


Бедные топливные смеси могут вызывать детонацию . Богатые топливные смеси устойчивы к детонации, а бедные — нет. Утечки воздуха в вакуумных линиях, прокладках впускного коллектора, карбюраторах или прокладках корпуса дроссельной заслонки или прокладках впускного коллектора могут привести к попаданию дополнительного воздуха в двигатель. Бедные топливные смеси также могут быть вызваны загрязнением топливных форсунок, засорением жиклеров карбюратора отложениями топлива или грязью, засорением топливного фильтра или слабым топливным насосом.

Если топливная смесь становится слишком бедной, также могут возникать «пропуски зажигания на обедненной смеси», поскольку нагрузка на двигатель увеличивается. Это может вызвать колебания, спотыкание и грубый холостой ход.

На соотношение воздух / топливо также могут влиять изменения высоты. По мере того, как вы поднимаетесь вверх, воздух становится менее плотным. Карбюратор, который откалиброван для езды на большой высоте, будет работать слишком бедно при движении на более низкой высоте. Изменение высоты, как правило, не является проблемой для карбюраторов с обратной связью последних моделей и электронного впрыска топлива, поскольку датчики кислорода и атмосферного давления компенсируют изменения плотности воздуха и соотношений топлива.



Поршень разрушен из-за преждевременного зажигания из-за слишком бедной топливно-воздушной смеси при высокой нагрузке.

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


Потеря EGR может вызвать детонацию .Рециркуляция выхлопных газов (EGR) оказывает охлаждающее воздействие на температуру сгорания, поскольку она разбавляет поступающую смесь инертным выхлопным газом. Это снижает температуру горения и уменьшает образование оксидов азота (NOX). Это также снижает риск детонации. Таким образом, если клапан рециркуляции отработавших газов не работает, или кто-то отсоединил его или засорил вакуумный шланг системы рециркуляции ОГ, температура сгорания будет намного выше, что приведет к детонации, когда двигатель находится под нагрузкой.


Чрезмерный турбонаддув может вызвать детонацию. Регулировка количества наддува в двигателе с турбонаддувом абсолютно необходима для предотвращения детонации. Турбо-вестгейт сбрасывает давление наддува в ответ на повышение давления во впускном коллекторе. На большинстве последних моделей двигателей электромагнитный клапан с компьютерным управлением помогает регулировать работу вестгейта. Неисправность датчика давления в коллекторе, соленоида управления перепускной заслонкой, самой перепускной заслонки или утечка в вакуумных соединениях между этими компонентами может привести к тому, что турбонагнетатель обеспечит слишком большой наддув, что приведет к досрочной остановке двигателя, если состояние не будет исправлено. .

Улучшенное промежуточное охлаждение также может помочь. Работа интеркулера заключается в понижении температуры поступающего воздуха после его выхода из турбокомпрессора. Добавление промежуточного охладителя к турбомотору, который не имеет промежуточного охлаждения, может устранить беспокойство о детонации, а также позволяет двигателю справляться с большим наддувом. А если заводской турбомотор был изменен, то для предотвращения детонации может потребоваться замена штатного промежуточного охладителя на более крупный и эффективный промежуточный охладитель.


Неисправный датчик детонации может вызвать детонацию. Многие двигатели поздних моделей имеют «датчик детонации» на двигателе, который реагирует на колебания частоты, характерные для детонации (обычно 6–8 кГц). Датчик детонации выдает сигнал напряжения, который сигнализирует компьютеру о необходимости на мгновение замедлить синхронизацию зажигания, пока детонация не прекратится. Датчик детонации обычно можно проверить, постучав гаечным ключом по коллектору или головке блока цилиндров рядом с датчиком (никогда не ударяйте по самому датчику!) И наблюдая за изменением времени, когда двигатель работает на холостом ходу.Если отсчет времени не замедляется, возможно, датчик неисправен или проблема может заключаться в электронной схеме управления синхронизацией зажигания самого компьютера.

Иногда датчик детонации реагирует на звуки, отличные от звуков детонации. Шумный механический топливный насос, неисправный водяной насос или подшипник генератора переменного тока или ослабленный шатунный подшипник — все это может вызывать вибрации, которые могут обмануть датчик детонации и заставить его замедлить синхронизацию.

Проблемы детонации в двигателях с турбонаддувом и прямым впрыском

Некоторые поздние модели двигателей с турбонаддувом и прямым впрыском топлива могут испытывать детонацию на низких оборотах после холодного пуска или после продолжительного холостого хода.Проблема, по-видимому, связана с смешиванием бензина с остаточным моторным маслом на стенках цилиндров в верхней части цилиндра. Многие моторные масла содержат большое количество натрия в составе моющих присадок. Когда натрий смешивается с топливом, он образует соединение, которое может легко взорваться, когда двигатель сильно тянет под нагрузкой или ускоряется. Решение — перейти на моторное масло, которое содержит меньше моющего средства или меньше натрия в моющих присадках.





detonation Статьи по теме:

Искровой детонатор

Рециркуляция выхлопных газов (EGR)

Плохой бензин может вызвать проблемы с производительностью

Обновление по плохому газу

Оценки с октановым числом топлива и рекомендации

Перегрев: причины и способы устранения

To More Technical Info Нажмите здесь, чтобы увидеть больше технических статей Carley Automotive

.

Устранение детонации: 9 способов предотвратить детонацию двигателя

(изображение любезно предоставлено Carboncleaningusa.com)

Detonation — отличная вещь, если вы смотрите шоу фейерверков или, возможно, смотрите MacGyver.

Внутри вашего двигателя? Не так много.

На самом деле, вероятно, будет лучше, если вы любой ценой избежите детонации в том, что касается вашего двигателя. Детонация возникает, когда из-за чрезмерного тепла и давления в камере сгорания топливно-воздушная смесь воспламеняется сама по себе.Вместо типичного единственного ядра пламени внутри камеры это создает множественное пламя, которое сталкивается со взрывной силой. Это вызывает резкое, внезапное повышение давления в цилиндре, в результате чего внутренние детали двигателя — поршни, кольца, подшипники, прокладки и т. Д. — подвергаются серьезной перегрузке и создают звук свистящего или стучащего звука. Худший сценарий: вы столкнулись с дорогостоящим, если не катастрофическим, повреждением двигателя.

Излишне говорить, что это не идеальная ситуация. Вот почему вместе с Summit Racing и Fel-Pro, мы составили список из девяти вещей, которые вы можете сделать, чтобы избежать проблемы с детонацией.

№1. Поднимите октановое число

Чем выше октановое число, тем лучше способность топлива противостоять детонации.

Большинство двигателей прекрасно работают на стандартном октановом числе 87; однако для двигателей с высокой степенью сжатия (9,0: 1 и выше) или с принудительной индукцией (нагнетатели или турбины) может потребоваться октановое число 89 или выше. Кроме того, приложения, в которых двигатель испытывает повышенную нагрузку или напряжение, например буксировка или тяжелая транспортировка, могут потребовать дополнительных уровней октанового числа. По сути, все, что вызывает более высокую температуру и давление сгорания или заставляет двигатель работать более горячим, чем обычно, может привести к детонации.

Может быть, пора поднять октановое число.

№2. Сохраняйте приемлемую степень сжатия

Статическое сжатие 9,0: 1 обычно является рекомендуемым пределом для уличных двигателей без наддува (хотя двигатели с датчиками детонации могут выдерживать более высокую степень сжатия). Для принудительной индукции может потребоваться статическое соотношение 8,0: 1 или меньше в зависимости от величины наддува. Степень сжатия более 10,5: 1 может вызвать детонацию даже при использовании бензина премиум-класса 93.

Уловка состоит в том, чтобы поддерживать степень сжатия в разумном диапазоне для перекачиваемого газа, если только ваш двигатель не построен для работы на гоночном топливе.Для этого вам может потребоваться использовать поршни с меньшей степенью сжатия, выбрать головки цилиндров с большими камерами сгорания или попробовать использовать прокладку под прокладку головки из меди с базовой прокладкой, чтобы уменьшить сжатие. Кроме того, если вы расточили цилиндры двигателя или фрезеровали головки цилиндров, это приведет к увеличению компрессии, и вам, возможно, придется внести поправки.

№ 3. Проверьте свое время

Чрезмерное опережение зажигания может привести к слишком быстрому повышению давления в цилиндрах и, в конечном итоге, к детонации.Сбросьте время до заводских спецификаций. Если это не помогает, замедлите отсчет времени на пару градусов или попробуйте повторно откалибровать кривую опережения распределителя, чтобы контролировать детонацию.

№4. Управляйте своим ускорением

Управление количеством наддува в двигателе с принудительным впуском имеет решающее значение.

Слишком сильный наддув может привести к детонации, поэтому вам нужно либо А) уменьшить наддув, либо Б) оснастить двигатель таким образом, чтобы он выдерживал большее ускорение. Например, в системе с турбонаддувом вам необходимо убедиться, что перепускная заслонка работает должным образом, чтобы стравить избыточное давление наддува.Утечки в вакуумных соединениях, неисправный датчик давления во впускном коллекторе или неэффективное управление соленоидом перепускной заслонки могут привести к тому, что турбонагнетатель будет выдавать слишком много наддува. Эти вещи следует исправить. И вы также можете добавить более производительный интеркулер , пока вы на нем.

Для приложений с наддувом ознакомьтесь с нашими статьями по основам работы с воздуходувкой (часть 2), и «Основы работы с воздуходувкой (часть 3)» , чтобы узнать о правильных уровнях наддува и их отношении к сжатию.

№5. Наблюдать за смесью

Обедненные топливно-воздушные смеси склонны к детонации.

Проверьте свою топливно-воздушную смесь и отрегулируйте соответственно. Состояние обедненной смеси может быть признаком более серьезной проблемы, такой как утечки воздуха в вакуумных линиях или некачественные прокладки. Это также может быть вызвано грязными топливными форсунками , засоренными карбюраторными форсунками или засорением топливного фильтра. Если ваш двигатель испытывает колебания или резкую работу на холостом ходу, возможно, вы имеете дело с обедненным топливом и вам нужно будет внести соответствующие регулировки или исправления до того, как произойдет детонация.

Нагар вокруг клапана. (Изображение любезно предоставлено carsandparts.com)

№6. Выдуть углерод

Нагар — частая причина детонации в двигателях с большим пробегом.

По существу, нагар может накапливаться в камере сгорания и на верхней части поршней до тех пор, пока не изменится общая компрессия двигателя. Кроме того, отложения могут создавать изолирующий эффект, который замедляет передачу тепла от камеры сгорания к головке цилиндров.Если отложения накапливаются достаточно (и сжатие увеличивается), может произойти детонация.

Как и указанная выше бедная топливная смесь, нагар может быть признаком другой проблемы: изношенных направляющих клапанов, износа цилиндров, поломки поршневых колец , или нечасто заменяемого масла. Выясните первопричину отложений, устраните все проблемы, а затем удалите отложения с помощью химического очистителя, проволочной щетки или скребка (требуется удаление головок).

№ 7. Проверьте свой датчик детонации

Многие двигатели поздних моделей имеют датчик детонации , который может выйти из строя.

Датчик детонации реагирует на вибрацию в определенном диапазоне частот. Когда частоты, которые обычно возникают при детонации, обнаруживаются, датчик детонации сообщает компьютеру транспортного средства о необходимости на мгновение замедлить зажигание до тех пор, пока детонация не прекратится. В случае неисправности этот датчик перестанет работать.

Если на вашем автомобиле горит индикатор «Проверьте двигатель», возможно, у вас неисправный датчик детонации (среди прочего). Вы можете проверить бортовую компьютерную систему, прочитав код неисправности двигателя с помощью подходящих инструментов . Или вы можете проверить датчик детонации, постучав гаечным ключом по коллектору рядом с датчиком и наблюдая за изменением времени. Если отсчет времени не замедляется, датчик может быть неисправен. Вам нужно будет найти соответствующую диагностическую таблицу в руководстве по обслуживанию вашего автомобиля, чтобы определить причину.

№ 8. Прочтите свои свечи зажигания

(Изображение любезно предоставлено Dynamicefi.com)

Обязательно прочитайте нашу предыдущую публикацию о , как читать свечи зажигания.

Вы можете многое сказать о производительности вашего двигателя, прочитав свои свечи.Например, если свечи зажигания выглядят желтоватыми, покрытыми пузырями или сломаны, они могут быть слишком горячими для применения. Попробуйте свечи зажигания с более холодным диапазоном нагрева, чтобы избежать потенциальной детонации. Дополнительные советы см. В нашей публикации о диапазоне нагрева свечей зажигания .

№ 9. Подумайте о своей системе охлаждения

Если ваш двигатель перегревается, в нем больше шансов получить искровую детонацию. Вот почему вы должны убедиться, что ваша система охлаждения находится в хорошем состоянии.Проверьте уровень охлаждающей жидкости и при необходимости долейте. Убедитесь, что размер вашего вентилятора соответствует случаю. И обратите внимание на плохой водяной насос, отсутствующий кожух вентилятора, слишком горячий термостат , проскальзывающую муфту вентилятора — практически все, что может помешать вашей системе охлаждения работать эффективно.

.

Обзор последних достижений в области импульсных детонационных двигателей

Импульсные детонационные двигатели (PDE) — это новые захватывающие двигательные технологии для будущих двигателей. Рабочие циклы ПДД состоят из топливовоздушной смеси, горения, продувки и продувки. Процесс сгорания в импульсном детонационном двигателе является наиболее важным явлением, поскольку он производит надежные и повторяемые детонационные волны. Возникновение детонационной волны в детонационной трубе в практической системе представляет собой совокупность явлений многоступенчатого горения.Детонационное горение вызывает быстрое горение топливовоздушной смеси, что в тысячу раз быстрее, чем при дефлаграционном режиме процесса горения. PDE использует повторяющуюся детонационную волну для создания тяги. В настоящей статье обсуждается подробный обзор различных экспериментальных исследований и вычислительного анализа, посвященного детонационному режиму сгорания в импульсных детонационных двигателях. Влияние различных параметров на улучшение тяговых характеристик импульсного детонационного двигателя было подробно представлено в данной исследовательской работе.Замечено, что конструкция пути потока детонационной волны в детонационной трубе, эжекторов на выходе из детонационной трубы и рабочие параметры, такие как числа Маха, в основном отвечают за улучшение характеристик тяги PDE. В настоящей обзорной работе также предлагается дальнейший объем исследований в этой области.

1. Введение

В настоящее время внимание исследователей в области двигательных установок со всего мира обращено на исторический фон импульсных детонационных двигателей, термодинамический анализ, инициирование детонации и переход от дефлаграции к переходному устройству детонационной волны в качестве основного предмета исследования. область исследований детонационного горения.Еще одно обзорное исследование модели вращающегося детонационного двигателя и его применения в аэрокосмическом и турбомашинном оборудовании, а также производительности также включено в эту область. В них участвуют исследователи из США, России, Японии и Китая, Германии и Малайзии. Количество исследовательских публикаций значительно увеличилось за последние несколько десятилетий. Основным преимуществом детонационного горения было создание ударной волны, за которой следует волна горения [1]. Пратт и Уитни начали разработку импульсного детонационного двигателя в 1993 году.Их исследовательский подход заключался в изучении перехода от горения к детонации через импульсный детонационный двигатель [2]. Технико-экономическое обоснование реакционного устройства, работающего на прерывистой газовой волне детонации, рассматривается Nicholls et al. [3]. Они провели исследование для изучения тяги, расхода топлива, расхода воздуха и температуры в диапазоне рабочих условий. В последнее время во многих странах большое внимание уделяется исследованиям многомодового комбинированного детонационного двигателя в двигательной установке гиперзвуковых летательных аппаратов [4].Кайласанатх [5] изучил обзор практической реализации на импульсном детонационном двигателе, а переход от дефлаграции к детонации был также изучен в геометрии препятствия. И снова Кайласанатх изучал разработку импульсного детонационного двигателя. Параметры детонационного горения, такие как скорость Чепмена и давление, хорошо определены в этом исследовании [6]. Уилсон и Лу [7] обобщили комплексные исследования силовой установки на основе PDE и RDE. Они сфокусировали детонационные волны для моделирования гиперзвукового потока и выработки электроэнергии.Смирнов и др. В [8] проведено численное моделирование детонационного двигателя с питанием от топливно-кислородной смеси. Преимущество цикла сгорания с постоянным объемом по сравнению с сгоранием с постоянным давлением было с точки зрения термодинамической эффективности, сосредоточенное на усовершенствованной силовой установке на детонационном двигателе.

2. Обзоры экспериментального анализа

Chen et al. В [9] экспериментально исследовано влияние сопла на тягу и давление на входе воздушно-импульсного детонационного двигателя. Их результаты показали, что увеличение тяги сходящегося-расширяющегося сопла, расширяющегося сопла или прямого сопла лучше, чем у сходящегося сопла во всех рабочих условиях.Ли и др. [10] провели эксперимент на модели PDRE с использованием керосина в качестве топлива, кислорода в качестве окислителя и азота в качестве продувочного газа. Тяга и удельный импульс исследованы экспериментально. Полученные ими результаты показали, что тяга тестовой модели PDRE была примерно пропорциональна частоте детонации. Средняя по времени тяга была около 107 N. Yan et al. [11] исследовали работу импульсного детонационного двигателя с колоколообразным сходящимся-расходящимся соплом. Этот эксперимент проводился с использованием керосина в качестве жидкого топлива, кислорода в качестве окислителя и азота в качестве продувочного газа.Их результаты испытаний показали, что максимальное увеличение тяги составляет примерно 21%. Allgood et al. В [12] экспериментально измерена затухающая тяга многоциклового импульсного детонационного двигателя с выхлопным соплом. Их результаты показали, что расширяющееся сопло увеличивает производительность с увеличением фракции заполнения. Peng et al. [13] изучали эксперименты с двухфазным двухтрубным воздушно-импульсным детонационным двигателем (APDE), чтобы лучше понять характеристики бесклапанного многотрубного APDE. Из экспериментальных результатов видно, что сравнение одно- и двухтрубного горения и режима работы однотрубного горения полезно для уменьшения возмущений в общем входе воздуха.Ян и др. [14] экспериментально исследовали импульсный детонационный ракетный двигатель с форсунками и соплами. Инжекторы испытывали на распыление и смешивание двухфазных реагентов. Они заметили, что форсунки являются критическим компонентом для улучшения характеристик PDE. По результатам испытаний они отметили, что сопло с высоким коэффициентом сжатия и высоким коэффициентом расширения генерировало максимальное увеличение тяги — 27,3%. Kasahara et al. [15] испытывали ракетную систему «Тодороки» в различных условиях эксплуатации.Максимальная тяга выдавалась чуть выше 70 Н при удельном импульсе до 232 с. Частота системы даже при постоянной подаче топлива изменялась в диапазоне 40–160 Гц. Copper et al. [16] измерил импульс с помощью баллистического маятника для детонации и дефлаграции в трубе, закрытой с одного конца. Они также изучили влияние внутренних препятствий на переход от горения к детонации (см. Рисунок 6). Их экспериментальные результаты и предсказания аналитической модели согласуются в пределах 15%.Хинки и др. [17] экспериментально продемонстрировал роторно-клапанную камеру сгорания импульсного детонационного двигателя для высокочастотной работы. Их серия экспериментов была проведена на роторно-вентильной однокамерной камере сгорания и роторно-вентилируемой многокамерной импульсной детонационной машине. Основными параметрами измерения являются тяга, а также история давления на стенке камеры сгорания, окислитель и массовый расход топлива (см. Рисунок 14). Их концепция работы системы была успешно продемонстрирована в многотопливной роторной печи PDE. В Японии недавно была изготовлена ​​однотрубная ракетная система импульсного взрыва, которая может скользить по рельсам.В тесте скольжения система отработала 13 циклов на частоте 6,67 Гц [18]. Ли и др. В [19] проиллюстрирована зона инициирования детонации в детонационной камере. Эта детонационная трубка была закрыта на одном конце и открыт на другом, в состав которой входят тяги стенки и секции зажигания. В этом эксперименте использовались три спиральные внутренние канавки, такие как канавки полукруга, квадрата и перевернутого треугольника. Результаты показали, что спиралевидная внутренняя канавка может эффективно усиливать ДДТ. Асато и др.В [20] экспериментально исследовано влияние быстрого распространения пламени, скорости вращения и размера спирали Щелкина в вихревом потоке на характеристики ДДТ. Создавалось вихревое течение, чему способствовали размеры спирали Щелкина, а расстояние ДДТ в вихревом потоке можно было сократить на 50–57%. New et al. [21] экспериментально исследовали спиральное действие Щелкина на многоцикловом импульсном детонационном двигателе. Эффективность параметров спирали Щелкина на явление ДДТ изучалась с использованием пропан-кислородной смеси при низкоэнергетическом источнике воспламенения.Также были изучены различные конфигурации, такие как коэффициент блокировки спирали и отношение длины спирали к диаметру. В этих исследованиях были успешными конфигурации с более короткой длиной и наивысшим коэффициентом блокировки, и был достигнут устойчивый уровень ДДТ. Wang et al. [22] выполнили ряд экспериментов по спиральной конфигурации в импульсном детонационном двигателе. Их анализ предоставил проектные данные для правила перехода от дефлаграции к детонации в искривленной детонационной камере. Некоторые эксперименты были проведены с использованием девяти трубок в экспериментах по сопротивлению, и результат показывает, что в прямой трубке не образуется детонационная волна, но полностью развитые детонационные волны были получены на выбранных спиральных трубках.Panicker et al. [23] изучали конкретные методы перехода от горения к детонации, которые были рассмотрены, включая спирали Щелкина, канавки, сходящиеся-расходящиеся сопла и диафрагмы. Они отметили, что спираль Щелкина должна быть лучшим исполнителем для перехода от дефлаграции к детонационной волне среди других устройств повышения концентрации ДДТ.

Валиев и др. [24] исследовали «Ускорение пламени в каналах с препятствиями при переходе от дефлаграции к детонации». Они обнаружили, что механизм препятствий намного сильнее ускоряет горение пламени до детонационной волны.Физический механизм ускорения дефлаграционного пламени в преграде существенно отличается от спирального механизма Щелкина. Механизм препятствий намного сильнее при переходе от дефлаграции к детонационной волне и зависит от условий эксплуатации. Механизм вязкого нагрева также был идентифицирован с соответствующими изменениями геометрии препятствия. Gaathaug et al. В [25] численно исследован переход от горения к детонации в турбулентной струе за препятствием. Спиральные внутренние канавки и канавки в виде перевернутого треугольника были протестированы на предмет повышения содержания ДДТ, и результаты показали, что спиралевидные внутренние канавки могут эффективно повышать уровень ДДТ.Moen et al. В [26] изучалось влияние препятствий на распространение цилиндрического пламени. Скорость свободно расширяющегося пламени цилиндрического типа зависит от конфигурации препятствия и достигнутой соответствующей турбулентности на пути распространения препятствия пламени.

Ogawa et al. [27] изучали ускорение пламени и ДДТ в квадратном массиве препятствий, решая уравнения Навье-Стокса. Расчетное моделирование показывает, что на ускорение дефлаграционной волны влияет серия препятствий. Йохансен и Чиккарелли [28] исследовали влияние коэффициента перекрытия препятствий на развитие поля потока несгоревшего газа для переменной высоты препятствия.Вычислительное моделирование показывает, что образование турбулентности увеличивается с увеличением числа засоров. Gamezo et al. [29] численно исследовали ускорение дефлаграционной волны и переход от дефлаграции к детонации в закупоренных каналах. Из моделирования они заметили, что детонация воспламеняется, когда стержень Маха, образованный дифрагирующим скачком, отражающимся от боковой стенки, сталкивается с препятствием. Йохансен и Чиккарелли [30] изучали влияние коэффициента перекрытия препятствий на развитие поля потока несгоревшего газа перед фронтом пламени в канале препятствия, используя моделирование больших вихрей.Моделирование показывает, что образование турбулентности увеличивается с увеличением количества препятствий. Квазидетонационный режим характеризуется средней скоростью пламени, которая существенно зависит от геометрии детонационной трубы (см. Рисунок 1) [31]. Серия испытаний высокочастотной детонационной волной проведена Хуангом и др. [32] в маломасштабном импульсном детонационном двигателе, использующем керосин-воздух в качестве окислителя топлива для достижения эффективности увеличения количества ДДТ. Они заметили, что расстояние от ДДТ и время перехода сократились.Руди и др. [33] исследовали, что ускорение пламени в засоренном канале имеет важное применение в сверхзвуковой двигательной технике. Механизм ДДТ в водородно-воздушных смесях экспериментально исследован в канале преграды с использованием профилей давления, скоростей волн и численных расчетов. Их результаты также показывают, что коэффициент блокирования препятствий и расстояние между ними сильно влияют на стабильность скорости детонационной волны. Эксперимент со слабой тягой на импульсном детонационном двигателе был проведен Баклановым и др.[34]. Проведены испытания влияния окислителя на режим работы двигателя кольцевой заграждения на переход от дефлаграции к детонации. В этом испытании использовалась смесь воздух-водород и воздух-углеводород.


Ciccarelli et al. [42] экспериментально изучали влияние блокировки препятствий на скорость ускорения пламени и на конечную квазистационарную скорость острия пламени. В гладкой трубе переходная детонация происходит, когда ускорение пламени в конечном итоге приводит к конечной скорости ниже 1000 м / с.Скорость свободно расширяющегося цилиндрического пламени зависит от конфигурации препятствия и достигнутой соответствующей турбулентности на пути потока пламени препятствия. Gamezo et al. [43] экспериментально исследовали ускорение пламени и ДДТ в водородно-воздушной смеси в заградительном канале с помощью 2D и 3D численного моделирования реактивного движения Навье-Стокса и наблюдали режимы распространения сверхзвукового турбулентного пламени, квазидетонации и детонационного пламени за ведущей ударной волной. . Йохансен и Чиккарелли [44] изучали влияние коэффициента перекрытия препятствий на развитие поля несгоревшего потока газа с использованием переменной высоты препятствия.Влияние коэффициента блокировки на ускорение пламени исследовали в закрытом канале квадратного сечения. Паксон [35] разработал простой вычислительный код для оценки воздействия ДДТ (см. Рисунок 8), усиливающего препятствия на импульсном детонационном двигателе (см. Рисунки 4 и 7). Моделирование должно было изучить относительные вклады сопротивления и теплопередачи. Двигатель с импульсной детонацией заметил, что передача тепла более значительна, чем аэродинамическое сопротивление. Фролов [36] исследовал переход горения в детонацию в газокапельной воздушно-топливной смеси.В этом исследовании отражающие элементы могли бы улучшить быстрый переход горения к детонации керосино-воздушной смеси. Теодорчик [37] экспериментально исследовал распространение пламени, используя высоту каналов 0,01, 0,02, 0,04 и 0,08 м. В данном исследовании были установлены скорости распространения пламени в засоренном канале. В результате экспериментов установлено, что установились режимы перехода от горения к детонации и распространения пламени.

Frolo et al. [45] изучали характеристики детонации в трубе с U-образным изгибом для моделирования ДДТ, и их анализ пришел к выводу, что U-образный изгиб полезен для более быстрого ДДТ.Фролов и др. [38] исследовали переход от ударной волны к детонации в U-образной трубе экспериментально и с помощью расчетов. Результаты моделирования продемонстрировали значительное влияние U-образного изгиба трубы на инициирование детонации. Семенов и др. [46] предложили параболическое сжатие и коническое расширение для инициирования детонации в трубе. Стена блестящей формы предлагается для оптимизированной геометрии конического расширения. Они заметили, что минимальная скорость падающей ударной волны м / с приблизительно равна числу Маха 2.U-образный изгиб используется для оптимизации конструкции импульсного детонационного двигателя Фроловым и др. [39]. Численное моделирование этого процесса оптимизации выявляет некоторые особенности перехода от дефлаграции к детонации в U-образных трубах.

Эжектор — устройство, которое размещается после выхода импульсной детонационной камеры сгорания, коаксиально с детонационной трубой, и используется для реализации тяговых характеристик. Allgood и Gutmark [47] предоставили двухмерные эжекторы для импульсного детонационного двигателя для параметрического исследования, и наблюдались характеристики геометрии впуска и осевого положения относительно выхлопной секции PDE.Ян и др. [48] ​​провели эксперимент с маломасштабным ракетным двигателем с импульсной детонацией (см. Рис. 5), который использовался в качестве предетонатора для инициирования детонации в его эжекторах. В этом эксперименте они обнаружили, что распространение пламени вверх по потоку на входе в эжектор было неизбежным, что влияло на процесс инициирования детонации в эжекторе. Другое экспериментальное исследование было выполнено Баем и Венгом [49] для изучения влияния эжектора на работу импульсного детонационного двигателя.Их результаты показали, что увеличение тяги увеличивается при высокой рабочей частоте. Canteins et al. [50] экспериментально, а также численно обнаружено, что характеристики PDE изменяются с тремя параметрами геометрии эжектора, то есть, внутренний диаметр, длина эжектора, а также позиции эжектора по отношению к упорной стенки камеры сгорания. Для этих конфигураций эжектор увеличивает удельный импульс до 60%. Cha et al. [51] предложил совместное влияние концепции байпаса и эжектора на анализ воздушно-импульсного детонационного двигателя.Результаты расчетов показали, что характеристики APDE определяются ударными потерями, вызванными горловиной и диаметром сопла. Эксперименты также были разработаны Санторо и др. [52], чтобы исследовать различные аспекты настройки PDE / эжектора. Результаты показывают, что при изучении геометрии достигается максимальное увеличение тяги на 24%. Линейная решетка и компактная коробчатая решетка детонационной трубы с осесимметричными эжекторами были исследованы Hoke et al. [53]. В этом исследовании вторичный поток контактировал с губой эжектора с помощью линейной детонационной трубки.Далее обнаружено увеличение тяги в зависимости от расстояния входа эжектора до выхода из детонационной трубы. Этот коэффициент увеличения тяги 2,5 наблюдался при использовании конического эжектора, а также было замечено, что увеличение тяги зависит от расстояния между выходом из детонационной трубы и входом в эжектор. Максимальная тяга зависит как от положительного, так и от отрицательного значения этого расстояния [54]. Конфигурации конического эжектора и цилиндрического эжектора были испытаны Paxson et al. [55] для увеличения тяги.В результате этого испытания желаемые результаты достигаются при конфигурации конического эжектора. Glaser et al. [56] провели эксперимент по работе эжекторов с импульсным детонационным двигателем. В экспериментальных исследованиях использовалась смесь H 2 с воздухом в PDE с эжекторами для улучшения рабочих характеристик, управляемых аугментерами. В этом исследовании были исследованы прямые и расходящиеся эжекторы. Оптимальное осевое размещение было найдено после импульсного детонационного двигателя. Для улучшения характеристик эжектора, приводимого в движение воздушно-импульсным детонационным двигателем, эксперименты были проведены с конвергентным соплом на разных рабочих частотах Чангсином и др.[57]. Максимальное увеличение тяги получено в одноступенчатом эжекторе для. Коробов и Головастов [58] изучали эффективность воздействия эжектора детонационного двигателя, и их результаты показали, что использование эжектора позволяет увеличить тягу на 17%. Хуанг и др. В работе [59] экспериментально исследованы характеристики шумового излучения многоциклового импульсного детонационного двигателя с эжекторами и без них. Результаты показали, что уровень импульсного звукового давления увеличивается с увеличением рабочей частоты.Но система эжекторов показала, что эжекторы могут снизить пиковый уровень звукового давления импульсного детонационного двигателя. Qiu et al. [60] провели рабочие характеристики аэродинамических клапанов импульсного детонационного двигателя для адаптивного управления топливом. Их экспериментальные результаты показали, что капли остаточного топлива движутся вверх по потоку с обратным потоком, за которым следует пламя, и пламя может распространяться через клапан.

Matsuoka et al. [61] разработали поворотный клапан для импульсного детонационного двигателя, чтобы проанализировать его основные характеристики и производительность, и они получили максимальную усредненную по времени тягу 71 Н.Снова Мацуока и др. [62] разработали метод жидкостной продувки как новый подход к импульсной детонационной камере сгорания, и они заметили, что детонация успешно инициировалась этим методом. Fan et al. [63] экспериментально исследовали характеристики перемешивания и зажигания полностью развитой детонации в импульсном детонационном двигателе. Экспериментальные результаты показывают, что рабочие циклы должны быть как можно более близкими для достижения эффективного перемешивания. Фролов и др. [64] провели демонстрацию низкочастотного демонстрационного жидкотопливного импульсного детонационного двигателя, и их результаты показали, что ДДТ возникает на очень коротком расстоянии.Экспериментальное исследование было проведено Tangirala et al. [65] в многотрубной гибридной системе PDC-турбина. Было обнаружено, что КПД компонентов турбины аналогичен при работе с PDC. Ли и др. Провели серию экспериментов. [66] на импульсном детонационном двигателе с использованием жидкой керосин-кислородной смеси для исследования инициирования детонационной волны. Успешная волна детонации была достигнута, когда длина спирали (см. Рисунок 11) была увеличена в шесть раз по сравнению с внутренним диаметром детонационной трубы.Stevens et al. [67] экспериментально исследовали, что детонация создает ударную силу и расстояние между ударной волной и развязанным пламенем. Их наблюдения показали, что более высокое число Маха предпочтительнее при попытке повторного инициирования детонации на отражающей рампе. Fan et al. [68] экспериментально исследованы на двухфазном импульсном детонационном двигателе и полученные результаты показали, что усредненная тяга ПДД приблизительно пропорциональна объему детонационной камеры и частоте детонации.Влияние небольших возмущений с изменяющимся коэффициентом блокировки на проблемы критического диаметра трубы исследовано Mehrjoo et al. [69]. Они обнаружили, что оптимальный коэффициент блокировки составляет приблизительно от 8% до 10%, и предположили, что он может быть полезен при проектировании силовых установок и силовых установок импульсных детонационных двигателей. Хуанг и др. [70] провели эксперимент с использованием жидкого керосина, и они наблюдали нагрев жидкого керосина, улучшающий характеристики двигателя, что было полезно для процесса перехода от дефлаграции к детонации.Экспериментальное исследование было проведено Deng et al. [71], чтобы изучить работоспособность турбомашин, в которых работает одноступенчатая турбина с радиальным потоком турбокомпрессора в камере сгорания с импульсной детонацией. Их экспериментальные результаты показали, что экспериментальная установка может стабильно работать на частотах до 10 Гц. Cha et al. [72] разработали импульсное устройство для измерения температуры и концентрации потока для измерения температуры и концентрации пара в выхлопной трубе импульсного детонационного двигателя.Их экспериментальные результаты показывают, что частота температуры и давления одинакова, а их устройство способно быстро и точно улавливать каждый импульс детонации. Эксперимент по измерению тяги был проведен Морозуми и др. [73] с использованием четырехцилиндрового импульсного детонационного двигателя с поворотным клапаном. Их экспериментальные результаты достигли средней по времени тяги 258,5 Н и удельного импульса 138,7 с. Подробные особенности течения реактивного детонационного горения экспериментально исследовали Зитоун и Десборд [74].Они заметили, что отношение длины к диаметру камеры сгорания является наиболее важным для дефицита тяги и удельного импульса. Fan et al. [75] провели эксперимент по изучению влияния предварительного нагрева топлива и добавления добавок на время инициирования детонации. По результатам этого анализа, полученного при добавлении добавок в жидкий керосин, время инициирования детонации было уменьшено с 0,75 мс до 0,34 мс.

3. Обзоры вычислительного анализа

Экспериментальный анализ импульсного детонационного двигателя необходим для проведения тщательных наблюдений при моделировании детонационного горения; некоторые исследователи отметили, что в то же время численное моделирование не менее важно для визуализации явлений детонационного горения в камере сгорания PDE.Камера сгорания PDE с водородно-воздушной смесью и без препятствий была смоделирована Soni et al. [76] с использованием имеющегося в продаже кода CFD. Они заметили, что препятствия полезны для проектирования и разработки камеры сгорания PDE. Amin et al. [77] исследовали влияние различной геометрии сопла и условий эксплуатации на характеристики импульсного детонационного двигателя. Результаты CFD показывают, что расширяющееся сопло более эффективно, чем сходящееся-расширяющееся сопло при низком давлении окружающей среды.Tangirala et al. [78] моделировали работу PDE в дозвуковых и сверхзвуковых условиях полета. Их первые параметрические исследования были использованы в модели 2D CFD. Результаты показали, что выходное сопло увеличивает тягу, поддерживает рабочее давление, а также регулирует рабочую частоту. Shao et al. [79] исследовали влияние различных типов сопел на двигатель непрерывного действия (CDE), используя одношаговую трехмерную численную модель химической реакции. Проанализированы четыре типа сопел: сопло постоянной площади, сопло Лаваля, расширяющееся сопло и сходящееся сопло.Результаты показали, что сопло Лаваля имеет большие возможности для улучшения тяговых характеристик этой системы. Ma et al. [80] изучали сравнение однотрубных и многотрубных PDE и влияние на поле потока в сопле для улучшения пропульсивных характеристик. В этом исследовании изменение тяги в поперечном направлении происходило из-за уменьшения осевых колебаний потока и обеспечивает более широкий рабочий диапазон с точки зрения фаз газораспределения. Они показали, что сужающееся сопло помогает поддерживать постоянное исходное давление в камере и, следовательно, улучшает чистую производительность двигателя.Винтенбергер и Шеперд [81] исследовали путь потока в однотрубном импульсном детонационном двигателе. Они разработали эту аналитическую модель для моделирования потока и оценки производительности и сравнили ее с идеальным ПВРД. Они заметили, что тяга двигателя зависит от импульса, импульса и давления детонационной трубы. Результат также показал, что общие потери давления были вызваны неустойчивостью потока. Кайласанатх и Патнаик [82] представили обзор вычислительных исследований импульсного детонационного двигателя.В этой статье их целью было оценить зависящее от времени численное моделирование PDE. Они заметили, что начальные условия моделирования существенно влияют на общую производительность. Ma et al. В [83] численно исследована динамика внутреннего потока импульсного детонационного двигателя, в котором в качестве горючего топлива использовался этилен. Проведено моделирование динамики детонационной волны и оценка потока. Для оптимизации конструкции двигателя также было проведено исследование чувствительности наработки. Фролов и Аксенов [84] продемонстрировали переход от горения к детонации в трубе с непрерывным потоком предварительно испаренной керосин-воздушной смеси ТС-1 при атмосферном давлении.В этом анализе горение топлива наблюдалось в режиме детонационного горения. Йохансен и Чиккарелли [85] провели моделирование больших вихрей начального ускорения пламени в засоренном канале (см. Рисунок 10). С помощью моделирования крупных вихрей исследовано влияние коэффициента перекрытия препятствий на развитие поля течения несгоревшего газа перед фронтом пламени в канале препятствия. Вычислительное моделирование показывает, что образование турбулентности увеличивается с увеличением коэффициента блокирования препятствий. Статическая тяга легко достигается за счет конструкции Локвуда-Хиллера с U-образной конфигурацией.Эту конструкцию необходимо было протестировать для моделирования детонационной волны [40]. И снова Фролов и др. В [86] выполнено распространение детонационной волны в плоском канале и цилиндрической трубе с двумя U-образными изгибами предельной кривизны. Otsuka et al. [87] изучили влияние U-образного изгиба (см. Рисунок 12) на распространение детонационной волны с помощью вычислительного анализа гидродинамики. Их результаты показывают, что детонационные волны исчезают около входа кривизны U-образного изгиба и возобновляются после прохождения через него, а также обнаружено, что U-образный изгиб с малой шириной канала и радиусом кривизны может индуцировать быстрый DDT.Создавался начальный вихрь, и на производительность влияла геометрия эжекторов. С другой стороны, длина эжектора менее важна для общей производительности по сравнению с диаметром эжектора [41]. Нестабильное увеличение тяги исследовали Zheng et al. [88]. Оптимальный начальный вихрь был создан за счет оптимального диаметра эжектора, и исследование также показало незначительное влияние длины эжектора. Было обнаружено, что увеличение тяги увеличивается с увеличением длины эжектора. Было замечено, что производительность эжектора сильно зависит от рабочей фракции заполнения [89].Zhang et al. [90] исследовали работу эжекторов при увеличении тяги в импульсном детонационном двигателе. Результаты численных расчетов описывали процессы распространения первичной детонационной волны ИДП и вторичной детонационной волны в эжекторной системе. Детали потока поля распространения детонационной волны внутри

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о