Детонация в двигателе. Причины и пути решения — Полезные статьи
Беспричинное воспламенение и быстро сгорание топлива в цилиндре, называется детонацией двигателя. Это явление еще можно описать как взрывное горение. Причина, из-за которой происходит детонация топлива – это физика горения топливной смеси. В то время, когда нагрузка увеличивается, либо машина движется в гору, повышается и подача топлива, в результате этого получается обогащенная смесь, которая попадает в цилиндр, где высокая температура и давление.
Сгорание смеси происходит неоднородно, что приводит к образованию зоны не сгоревшей смеси, в которой происходят химические реакции. Когда давление и температура достигают критического значения, происходит самовоспламенение.
На проявление и характер детонации двигателя влияют следующие факторы:
- угол сжигания
- количество топлива
- структура топливной смеси
- конструкционные недостатки двигателя
- соотношение объема цилиндра и камеры сгорания
Состав смеси влияет на образование источников детонации, если он будет обогащенным, то это обязательно приведет к появлению в камере сгорания зон, где будут проходить окислительные процессы несгоревшего топлива. Увеличение угла зажигания приводит к перемещению давления в верхнюю мертвую точку, оно начинает расти, что приводит к детонации.
Октановое число бензина говорит о стойкости к взрывному горению, чем ниже число, тем активнее будут проходить окисления и повышается вероятность детонации. Кроме этого, причиной появления детонации двигателя могут стать
Металлический стук, который появляется из-за взрывных ударов о внутренние стенки цилиндра, говорит о детонации двигателя. Нарушается масляный слой, что приводит к работе кривошипно-шатунного механизма всухую, двигатель начинает перегреваться и портятся детали. Соответственно падает мощность двигателя, а расход топлива наоборот увеличивается.
Чтобы побороть детонацию двигателя, применяется ускорение сгорания смеси и в тоже время, замедление всех реакций окисления.
Увеличение степени турбулентности в камере сгорания – еще один способ борьбы с детонацией в двигателе. Это достигается при максимальном завихрении потока смеси, что сокращает количество времени на прохождение пламени от источника к периферии. Добиться такого результата можно при использовании поршня со специальной формой верхней части.
Данные способы позволяют
Причины детонации двигателя и их устранение
Владельцы автомобилей порой сталкиваются с неисправностями в работе своих авто, в том числе и в сердце машины — моторе. Одна из них может проявляться резким взрывом топлива в рабочей камере, стремительном выбросе энергии, появлении ударной волны. Причины детонации двигателя связаны со многими факторами, которые следует обязательно изучить и устранить. Опытные водители сами разберутся в этом процессе, а вот новичкам лучше обратиться на СТО.
5 причин детонации двигателя
Для мотора такое явление весьма нежелательное, так как оно представляет собой неконтролируемую нагрузку на детали, кривошипно-шатунный механизм, цилиндро-поршневую группу. Этот эффект, по сути, является взрывом со всеми последствиями и разрушительными действиями. Если пренебрегать таким «симптомом», в конечном итоге станет необходим ремонт двигателя в Минске.
Если произошло неконтролируемое самовозгорание в цилиндрах топливовоздушной смеси значительно раньше, чем необходимо, следует выявить, чем вызвана взрывная волна.
Бензин
Частой причиной проявления детонации двигателя называют низкое содержание октана в топливе.
Раннее зажигание
Возможно, причины детонации двигателя заключаются в раннем зажигании. Водители сознательно выполняют эту операцию, стараясь обеспечить повышенное реагирование мотора на открывание дроссельной заслонки. Фактически этот трюк возможен, однако в нем скрыт один секрет. При установке раннего зажигания провоцируется преждевременное возгорание воздушно-топливной смеси. Это происходит в момент движения поршня в ВМТ. Такое возгорание дает на этот механизм ударную нагрузку. На данном этапе происходит повышение степени перегрева внутренней части цилиндра.
Обедненная смесь
Детонации в двигателе вызывает и топливная смесь, называемая обедненной, в составе которой недостаточное содержание бензина, зато повышенный содержание воздуха. Такое соотношение может возникнуть при допущенных ошибках при регулировке или преднамеренно с целью увеличить мощность мотора.
Если заправлять машину качественной смесью, рекомендуемой изготовителем, то обеспечивается плавное воспламенение горючего. Это дает возможность осуществлять контроль за температурой горения. При заправке обедненной смесью перегреваются детали двигателя, расположенные внутри. Последующие впрыскивания топлива вызывают неконтролируемое возгорание смеси, что вызывает детонацию.
Нагар
Взрывная волна в моторе может быть связана с появлением в камере сгорания слоя отложений. Нагар способен создать внутри «тепловую рубашку». Это фактор может привести к росту уровня рабочей температуры, а, следовательно, к возгоранию смеси.
Свечи зажигания
Иногда автовладельцы игнорируют рекомендации относительно подбора свечей зажигания, подыскивая менее дорогие. Параметры этой детали предназначены под конкретный двигатель в соответствии с тепловыми характеристиками.
Часто возникающие детонации двигателя вызывают прогорание поршневых днищ и клапанов. Сильный износ агрегата определяют и ударные нагрузки, на уровень которых внутренние детали мотора не рассчитаны.
Как предупредить неисправность?
При неравномерном сгорании смеси топлива и воздуха появляется характерный звук, вызванный давлением от вибрирования стенок цилиндра при сгорании. Высота этой звуковой волны зависит параметров и форм камеры сгорания. Если в таком режиме эксплуатировать мотор хоть на несколько секунд, можно нанести повреждения внутренним деталям.
Возникновение этого явления должно насторожить автовладельцев, особенно, если оно часто повторяется. Необходимо немедленно выявить причины детонации двигателя и серьезно заняться их устранением.
Причины детонации двигателя, Стуки в двигателе
Многие из нас слышали такую фразу «двигатель детонирует» «стуки в двигетеле» но не все знают, что эта фраза означает, а еще меньше как бороться с детонацией в двигателе. Детонация топлива в двигателе – это процесс взрывообразного сгорания топлива, при этом топливовоздушная смесь воспламеняется самопроизвольно, а не от искры свечи зажигания. Детонация возникает, когда двигатель работает при пиковых нагрузках. основным признаком детонации двигателя будет специфический звук — он воспринимается как металлический «звон».
Причины детонации двигателя
В цилиндре возникает несколько очагов возгорания топливной смеси, что приводит к росту удельных нагрузок на элементы цилиндропоршневой группы и локальному перегреву двигателя. Из-за повышенных нагрузок, цилиндропоршневая группа (ЦПГ) двигателя изнашивается значительно быстрее, поэтому не рекомендуется длительная эксплуатация двигателя с признаками детонации.
Некачественное топливо
Заправка некачественным топливом с низкой детонационной стойкостью или с несоответствующим октановым/цетановым числом очень часто бывает причиной детонации. Это, пожалуй, самая простая причина возникновения детонации. Чтобы решить эту проблему, необходимо израсходовать некачественное топливо в баке и в следующий раз более тщательно выбирать марку бензина и АЗС. Но даже разовая заправка некачественным топливом может привести к серьезным последствиям, подробнее об этом читайте здесь «Заправка некачественным топливом».
Чтобы надежно защитить двигатель своего автомобиля от воздействия некачественного топлива, рекомендуем всегда в запасе иметь средства, содержащие пакет топливных присадок и применять их, как только появляются подозрения, что вы заправились топливом сомнительного качества. Для улучшения качества топлива рекомендуем использовать:
Ранее зажигание
В исправном двигателе топливная смесь воспламеняется в момент, когда поршень находиться в верхней мертвой точке (ВМТ), в этот момент в цилиндре создается максимально давление. Не сложно догадаться, что при раннем зажигании топливная смесь воспламеняется, когда поршень еще не дошел до ВМТ. В этом случае поршень движущийся вверх встречается со взрывной волной, происходит резкое повышение давления в цилиндре и возникает детонация, разрушительно воздействует на детали ЦПГ. Следствием раннего зажигания являются:
- детонация топлива;
- неравномерная работа двигателя;
- потеря мощности двигателя;
- хлопки в выпускной коллектор.
Чтобы победить детонацию в карбюраторных моторах необходимо выполнить регулировку угла зажигания. Регулировка выполняется путем поворота распределителя зажигания (трамблера) на определенный угол, данную процедуру можно выполнить самостоятельно или обратиться на СТО.
В дизельных двигателях из-за специфики их конструкции, картина с ранним зажиганием немного другая. Если топливо впрыснуть в цилиндр слишком рано, когда температура сжимаемого воздуха не высокая, топливо будет плохо испаряться и часть его осядет на стенках цилиндра или на дне поршня. Топливо сгорает в цилиндре не полностью, мощность двигателя снижается, а начавшийся процесс сгорания топлива повышает давление газов и препятствует движению поршня до ВМТ. Регулировка угла опережения подачи топлива, позволит устранить детонацию, устройство регулировки расположено на корпусе топливного насоса или его привода.
На современных бензиновых/дизельных моторах за работу системы зажигания отвечает электронный блок управления (ЭБУ), который получает данные от датчика положения коленвала (ДПК), так что выполнить корректировку зажигания самостоятельно не удастся. Для восстановления корректной работы системы зажигания без компьютерной диагностики ЭБУ не обойтись, может потребоваться замена ДПК или перепрошивка ЭБУ.
Богатая топливовоздушная смесь
Топливная смесь называется богатой если в ней увеличенное содержание топлива, такая смесь в цилиндрах сгорает не полностью, к этой проблеме склонны как бензиновые таки дизельные моторы. Во время такта сжатия, при увеличении давления и температуры, несгоревшее топливо провоцирует локальное самовоспламенение новой порции топливовоздушной смеси, иными словами детонацию. Если двигатель работает на обогащенной топливной смеси, то выхлоп двигателя приобретает черный цвет, по этому признаку можно диагностировать данный вид неисправности двигателя. О том, что влияет на приготовление топливной смеси и как бороться дымлением автомобиля читайте в нашей статье «Дымит двигатель: белый дым, черный дым, сизый дым».
Отложения в камере сгорания
Скопление в камере сгорания значительного количества нагара и отложений может спровоцировать детонацию топлива. Отложения препятствуют нормальному теплообмену, внутри цилиндра повышается рабочая температура, что и провоцирует самовоспламенение топливной смеси. Также отложения уменьшают объём камеры сгорания, в результате топливная смесь сжимается сильнее, при этом ее температура увеличивается, что также может быть причиной детонации. Стоит отметить, что в дизельных двигателях отложения образуются намного интенсивнее чем в бензиновых. Очистить камеру сгорания от отложений, можно посредством применения промывок маслосистемы или механическим путем. Подробнее о способах промывки маслосистемы читайте здесь.
Калильное зажигание свечи
Иногда автовладельцы по незнанию или в целях экономии приобретают свечи зажигания пренебрегая рекомендациями автопроизводителей. Если свечи подобраны неправильно, то может возникать калильное зажигание, топливная смесь воспламеняется от перегретого источника еще до появления искры, такая проблема характерная только для бензиновых двигателей. Неуправляемый процесс сгорания топлива приводит к увеличению температуры в цилиндрах двигателя.
В лучшем случае из-за перегрева свеча выйдет из строя в худшем произойдет разрушение поршневых колец, задир поршня или дно поршня прогорит. Установка подходящих по параметрам свечей зажигания позволит решить проблему.
Что такое детонация двигателя
В зависимости от режима движения автомобиля может нарушатся процесс сгорания в двигателях с искровым зажиганием. Нарушение процесса сгорания можно назвать детонацией (самопроизвольным воспламенением). Детонация влечет за собой специфические характерные звуки и приводит к уменьшению мощности двигателя и его КПД.
Детонация в двигателе приводит к возникновению высоких температур и вспышек давления, которые оказывают механическое и температурное воздействие на детали двигателя: головка блока цилиндров, прокладки, поршни, подшипники скользящего типа. Нарушение процесса сгорания приводит к прогоранию и задирам поршней, повреждению клапанов, и в конце концов к разрушению двигателя.
Как возникает детонация в двигателе?Во время подачи искры свечей зажигания горючая смесь воспламеняется, при этом поршень находится почти в верхней мертвой точке. Полное сгорания горючей смесь происходит после прохождения поршнем ВМТ. От свечи зажигания идет фронт пламени. Во время подъема поршня давление растет и при сгорании горючей смеси образуются повышение температуры и давление. Температура смеси достигает больших значений и в некоторых местах происходит самовоспламенение. Появляются дополнительные фронты пламени, которые воздействуют на стенки цилиндров, что сопровождается своеобразными металлическими стуками.
Почему возникает детонация?На детонационные процессы могут влиять разные факторы, такие как: ранний угол опережения зажигания, высокая плотность заряда, качество топлива, октановое число топлива, большая степень сжатия, образование нагара в камере сгорания, недостаточное охлаждение, не правильная конструкция (геометрия) камеры сгорания.
Детонирует двигатель, что делать — MegaSOS
Причина детонации двигателя после выключения зажигания случается по разным причинам, но чаще всего это может происходить из-за самовозгорания топлива. Попытаемся разобраться, что нужно делать в данной ситуации.
Что такое детонация двигателя?Процесс детонации довольно неприятное и нежелательное действие во-время работы двигателя, потому что это процесс неконтролируемого и ускоренного сгорания топлива, что может привести к ненужным дополнительным нагрузкам кривошипно-шатунного механизма и цилиндропоршневой группы.
При детонации двигателя возникает характерный металлический звук, чаще всего такой звук появляется при работе мотора на низкокачественном топливе. Большинство автовладельцев не сразу различают звук детонации, думая, что это звук стука поршневых пальцев или стук клапанов.
Обычно детонация возникает после выключения зажигания при заглушенном двигателе. Длительность детонации обычно несколько секунд, но бывает, что время детонации может достигать 10-15 секунд. В любом случае, сколько бы по времени не длилась детонация, сам процесс этого ненормального явление и необходимо разбираться, и решать эту проблему самостоятельно или при помощи специалистов.
Причины появления детонацииПервое что нужно сделать при появлении детонации двигателя, это определить, когда же она возникла в первый раз, например, после заправки низкокачественным топливо или с пониженным октановым числом или произошли сбои в системе зажигания или может после длительной работы силового агрегата без нагрузки, и прочее.
Так же рекомендуется проверить реакцию двигателя при изменениях режимов. Если двигатель бензиновый, то обычно детонация появляется при большой нагрузке на высоких оборотах. Если двигатель с дизельной системой питания, то детонация происходит при небольшой нагрузке на высоких оборотах.
Детонация двигателя бывает постоянная и кратковременная. Если кратковременная детонация никак негативно не сказывается на работе двигателя, а даже чуть улучшает его работу, то постоянная детонация очень плохо отражается на работе мотора, и может привести к серьёзным неисправностям.
- Если вы почувствовали признаки детонации, обратите внимание на состав выхлопов. Если в выхлопных газах наблюдаются чёрные или зелёные оттенки, то скорее всего детонация происходит в цилиндрах автомобиля. Это может привести к серьёзному ремонту, потому что такой дым из выхлопной трубы появляется при критическом уровне детонации и в результате разрушения элементов поршневой группы.
- Также детонация может возникать, как мы отметили выше, после того, как вы заправили автомобиль топливом низкого качества. Но не нужно сразу регулировать угол зажигания. Результатом возникновения металлического звука может быть нагар, который собрался на внутренних стенках цилиндровых втулок. Обычно, после заправки рекомендуют проехать километров 50, если детонация не пропадёт, то можно попробовать отрегулировать угол зажигания, если это не помогло, значит проблема может быть в сильном износе какого-то из узлов поршневой группы.
- Если вы заправились топливом, с октановым числом ниже, чем предусмотрено производителем конкретного двигателя, также может произойти детонация, так как топливо с низким октановым числом используется для моторов с более низкой степенью сжатия, поэтому, если тип бензина не соответствует типу вашего двигателя, в результате происходит его очень быстрое сгорание, что пагубно отражается на состоянии двигателя и на работе всей системы.
- Ранее зажигание также может быть причиной детонации двигателя, которое устанавливают обычно для того, чтобы двигатель был более восприимчив к открытию дроссельной заслонки, но помимо этого ещё и происходить более ранее воспламенение воздушно-топливной смеси в момент движения поршня вверх, в результате чего происходит сильный перегрев.
- Нагар на стенках цилиндра приводит к детонации. Образовавшие на стенках цилиндра отложения уменьшают объём цилиндра, в результате чего увеличивается сжатие, которое вызывает детонацию. Чтобы избавиться от нагара, попробуйте сначала воспользоваться моющими присадками, а затем заменить топливо.
- Установка неподходящих свечей зажигания, также является одной из причин детонации двигателя. Желательно использовать те свечи зажигания, которые рекомендуют производители. Неправильно подобранные свечи создают условия для неправильного сжигания топлива, также они могут привести к повышению температур ходовых частей и наращиванию сгорания в камере.
Другие причины детонации – грязный или забитый топливный фильтр; ограниченные топливные инжекторы; неисправные форсунки; нарушения в работе топливного насоса; проблемы охлаждения двигателем и т.д.
Как уменьшить вероятность появления детонации?После того как мы разобрались, что же такое детонация двигателя и почему она возникает, попробуем выяснить, что же может помочь нам избавиться от неё.
Избежать детонации позволяет высокая скорость, так как она способствует сокращению время сжигания. Происходит максимальное давление, в результате чего снижается смесь воздух — топливо и не подвергается воздействию высоких температур. Для того, чтобы получить ускорение и избежать детонации, переключаемся на одну-две передачи ниже и снова ускоряемся.
Можно также отметить, что повышенная влажность понижает риск возникновения детонации, так как большое количество воды в воздухе помогает снижать температуру горения.
Самые часто используемые действия, которые используют автовладельцы, чтобы добиться максимальной производительности без детонации:
- пользоваться топливом с более высоким октановым числом;
- торможение на опережения зажигания;
- понижение температур в камере сгорания, это можно сделать при помощи нагнетания воды или с помощью интеркулера. В результате чего, охладитель будет принимать входящий нагнетённый воздух и передавать его через воздушных охладителей, тем самым понижая температуру.
К чему приводит детонация двигателя
Процесс, при котором происходит неконтролируемое самовозгорание топливовоздушной смеси в цилиндрах, называется детонация двигателя. Данный дефект является взрывом, он производит разрушительные действия на узлы и детали силовых агрегатов любого вида. В физическом смысле детонация представляет из себя разрушительную взрывную волну, созданную при избыточном давлении и сверхвысокой температуре топлива.
Описание детонации и ее последствий
Во время разгона автомобиля водитель давит на педаль акселератора, топливная смесь, попадая в цилиндры, испытывает воздействие очень высокого давления и температуры. Давление возрастает от перемещения поршня вверх и возгорания топлива от свечи накаливания. Пламя, расползаясь по камере сгорания, генерирует добавочное давление.
Под воздействием сверхвысокой температуры и возросшего давления остатки горючей смеси самовоспламеняются, создавая одну за другой взрывные волны со стремительным возрастанием амплитуды.
Возникает эффект неконтролируемой цепной реакции, в ходе которой пламя на огромной скорости давит на гильзу, обороты двигателя растут до бесконечности — движок идет вразнос, раскручиваясь самопроизвольно. Такую ситуацию трудно взять под контроль.
Последствия детонации двигателя выражены появлением следующих поломок:
- Срыв кромок поршней.
- Повреждение стенок цилиндров.
- Разрыв прокладки головки цилиндров.
- Поломка датчика дроссельной заслонки.
При стабильной работе мотора происходит равномерное сгорание топливной смеси с последующей передачей энергии на поршни.
Причины возникновения детонации при включении мотора на холодную
Детонация при запуске двигателя возникает при поступлении в один или несколько цилиндров обедненных топливовоздушных смесей. Причиной обеднения смеси является засоренность специальных распылителей — форсунок.
При появлении засоров, нарушается расчетная величина объема подаваемого топлива. Чтобы установить причину появления засорения, необходимо произвести проверку фильтра грубой очистки, а также фильтров каждой форсунки.
Холодный мотор после прогрева часто восстанавливает свою работу, и детонация двигателя прекращается.
Корректировка работы двигателя при помощи электронного управления
Электронный блок управления (ЭБУ), установленный в автомобилях с инжекторным двигателем, регулирует параметры топливной смеси. При помощи ЭБУ производится коррекция угла опережения зажигания с вынужденным снижением объема впрыскиваемой топливной смеси.
Причины детонации частично исчезают, но в результате подобного регулирования мощность силового агрегата существенно снижается. При высоком уровне засоренности форсунок ЭБУ не всегда может осуществлять компенсирующие функции.
Детонация мотора после прогрева
Причины детонации прогретого мотора:
- поломан датчик заслонки;
- использование топлива, имеющего низкое октановое число;
- неисправность и засор форсунок.
После восстановления или замены датчика заслонки двигатель готов к эксплуатации на любых, в том числе и на повышенных режимах. Узнать, есть ли детонация двигателя, причины ее возникновения на прогретом моторе, можно только под нагрузкой при включенной передаче.
Низкое качество топлива, пониженное значение его октанового числа является одной из основных причин, которые способствуют повышению температуры в камере сгорания и увеличению давления в топливных цилиндрах, приводящих к возникновению взрывов.
Чем выше данный показатель топлива, тем лучше оно противостоит самовоспламенению и детонации. Высокое значение октанового числа бензина — это антидетонационный индекс.
Влияние качества топлива и свечей зажигания
Детонация двигателя также может быть вызвана нарушением хрупкого баланса между двумя факторами:
- качество свеч зажигания;
- сила сжатия топлива.
Применение неверно подобранных свечей зажигания, может явиться причиной возникновения детонации в двигателе. Назначение данных приборов состоит в контроле внутренней среды двигателя, от точности срабатывания свечей зависит своевременность и качество сгорания топлива.
При нарушении режима сжигания топлива происходит наращивание температуры в камере сгорания и перегреву элементов силового агрегата, приводящее к детонации. Чтобы устранить появившийся дефект, необходимо сменить имеющиеся свечи зажигания на другой рекомендуемый вид.
Недостаточное сжатие топлива в цилиндрах приводит к неполному сгоранию смеси и прилипанию оставшихся компонентов к стенкам цилиндров в виде нагара. В зависимости от качества бензина и уровня очистки топлива происходит образование отложений нагара, что существенно уменьшает объем цилиндра и вызывает детонацию.
Для уничтожения вредных отложений применяются специальные присадки или производится замена марки топлива на другую.
Устранение детонации мотора
На появление детонации инжекторного двигателя влияют следующие параметры:
- Угол опережения зажигания.
- Обеднение топливной смеси.
Многих автовладельцев интересует, как устранить детонацию двигателя своими руками. Для того чтобы избавиться от взрывного горения горючих смесей, умельцы часто используют следующие приемы:
- Эксплуатация движка на более высоких передачах. При работе на высокой скорости сокращается время сгорания топлива на фоне максимального давления. Разгон автомобиля приводит к снижению вероятности появления детонации.
- Замена свечей зажигания.
- Увеличение влажности воздуха. Более влажный воздух существенно снижает температуру в камере сгорания.
- Использование охладителя воздуха интеркулера для снижения температуры воздуха перед нагнетанием его в цилиндры.
- Замена бензина на топливо, имеющее более высокое октановое число.
- Перемещение трамблера для изменения угла опережения зажигания в сторону уменьшения для стабильной работы карбюраторного двигателя на холостых оборотах.
- Торможение двигателя для опережения момента зажигания.
Применение метода корректировки положения трамблера используется на короткое время, чтобы добраться до ближайшей автозаправки и сменить топливо на более высокооктановый бензин. После этого трамблер необходимо установить в прежнее положение для обеспечения оптимального значения угла опережения.
Бывают случаи, когда автовладельцы осознанно производят корректировку угла опережения зажигания в сторону увеличения, обедняя горючую смесь. В результате происходит повышение динамических характеристик автомобиля, увеличивается крутящий момент. При проведении данной операции существенно возрастает вероятность появления детонации двигателя.
Устранение или уменьшение детонации двигателя является сложной задачей. Чтобы выявить настоящую причину возникновения взрывов внутри мотора, необходимо тщательно изучить принцип работы силового агрегата и понять, что способствует их появлению.
Признаки появления детонации движка
В результате ударных нагрузок, возникающих при взрывах, появляются характерные звуки в виде звонкого стука, изменяется состав и цвет выхлопных газов, детали двигателя получают серьезные дефекты. Кроме ярких шумовых эффектов, имеются внешние признаки появления детонации:
- кратковременный выход черного дыма из выхлопной трубы;
- уменьшение температуры отработавших газов;
- кратковременная потеря мощности двигателя;
- потеря управления работой двигателя вследствие ее неустойчивости;
- критический перегрев элементов движка.
Элементы, входящие в состав силового агрегата, изготовлены с расчетом на работу при определенных значениях температуры и давления. Ударные нагрузки, возникающие при детонации, превышают все допустимые значения.
Детонационный эффект является наиболее опасным для транспортного средства. Он может возникнуть при неравномерном распределении воздуха и топлива внутри цилиндров, что приводит к внезапным неконтролируемым взрывам.
Для своевременного выявления данного дефекта нужно регулярно контролировать появление посторонних звуков и постукиваний, исходящих со стороны силового агрегата транспортного средства. Именно источники этих звонких сигналов нужно выявить и немедленно убрать причину их возникновения.
Детонация является потенциальной опасностью для движка, поэтому ее нужно постоянно держать под контролем. Она не должна присутствовать при нормальной работе двигателя. Даже небольшой шум в двигателе необходимо постоянно исследовать и убирать причины, вызвавшие его.
Детонация двигателя, что это такое, причины, методы диагностики
С детонацией двигателя сталкивался каждый автовладелец. Чаще всего она возникает сразу же после выключения зажигания. Почему это происходит и как устранить детонацию?
Что такое детонация двигателя
По своей сути, это микро удары внутри двигателя, которые приводят к резкому увеличению нагрузки на цилиндры и поршни мотора.
Поэтому детонация является нежелательным явлением, приводящим к дополнительным нагрузкам на двигатель. В ходе данного явления топливо сгорает не контролировано и это негативно влияет на всю работу двигателя.
Температура в камере сгорания в этот момент может достигать до 3500 градусов.
Причины детонации
Причин может быть много, но к основным можно отнести следующие:
- Некачественное топливо;
- Ранее зажигание;
- Перегрев мотора;
- Образование большого нагара в цилиндрах;
- Не правильный стиль вождения автомобиля;
- Продолжительные холостые обороты двигателя под нагрузкой;
- Обедненная топливная смесь (характерно для карбюраторных автомобилей).
К чему может привести детонация
- Резкий перегрев двигателя;
- Снижению мощности мотора;
- Повышенный расход топлива;
- Выход из строя цилиндропоршневой группы;
- Коррозии цилиндров и поршней двигателя;
- Прогорание прокладки головки блока цилиндров;
- Трещины поршня;
- Пробитие головки БЦ;
- Повреждение вкладышей.
Некачественное топливо
Если показатель октанового числа залитого топлива меньше, чем необходимо для данного двигателя, то процесс детонации неизбежен.
При несоответствии октанового числа топлива (как правило, оно меньше чем нужно), происходит процесс его активного сгорания, этот процесс настолько быстрый, что сгорание напоминает небольшой взрыв внутри камер.
К примеру, по инструкции положено заливать в бак бензин АИ-98, а водитель заливает АИ-95.
Происходит выделение большого объема тепловой энергии, и под давлением выброс энергии приводит к детонации, т.е. внутреннему микровзрыву, который ощущается водителем в виде детонационных толчков.
Кроме несоответствия октанового числа топлива, детонацию может вызвать просто некачественное топливо, которое произведено с нарушением всех требований и норм.
Некоторые водителя, чтобы не использовать более дорогое высокооктановое топливо, но при этом не допустить детонации двигателя, устанавливают более позднее зажигание.
По отзывам экспериментаторов, данное действие спасает ситуацию, так как топливная смесь начинает воспламеняться вовремя, полностью сгорает без выделения лишнего тепла и создания большего давления в цилиндрах.
Но каждый водитель делает это на свой страх и риск.
Читайте также:Ранее зажигание
Другая причина, по которой может происходить детонация может являться ранее зажигание.
Настройки зажигания таковы, что происходит слишком раннее возгорание воздушно-топливной смеси, что ведет к перегреву и провоцирует внутренний перегрев двигателя и деталей, приводя тем самым к процессу детонации.
Для устранения такой детонации, нужно отрегулировать зажигание, проверить его угол. Причина детонации может быть в свечах зажигания.
Если они не соответствуют по своим техническим характеристикам, рекомендованным производителем двигателя, либо просто являются некачественными.
Для этого необходима их проверка и при необходимости замена.
Перегрев мотора
Третья причина, которая может вызывать детонацию – перегрев мотора. При соответствии топлива и нормально выставленном зажигании, проверьте уровень охлаждающей жидкости в расширительном бачке, работу термостата, радиатор.
Образование большого нагара в цилиндрах
Причиной образования нагара на стенках цилиндра двигателя является использование не качественного масла и топлива.
Если это произошло, то проводится раскоксовка двигателя.
Не правильный стиль вождения автомобиля
Игнорирование переключением передач с повышенной на пониженную при выходе из поворота.
При преодолении подъема средней продолжительности, когда в начале подъема 5-й передачи вроде бы как хватает, а в конце подъема нет, но водитель все равно продолжает выжимать из двигателя последние силы, не удосужившись перейти на 4-ю или 3-ю передачи.
Вот и получите стук металла об метал (похож на стук металлических шариков) внутри двигателя, именно так в основном проявляется детонация последнего.
В некоторых моделях авто устанавливаются специальные датчики, которые информируют водителя через электронные устройства об самом этом явлении и его частоте.
Холостой режим работы двигателя
Многие водителя совершают ошибку, двигаясь на автомобиле, при этом держа обороты двигателя в пределах холостого хода.
Это же происходит зимой, с целью прогрева двигателя и трансмиссии.
Причина этого лежит либо по незнанию, что так делать нельзя, либо по стремлению таким образом сэкономить топливо.
Именно в этот момент увеличивается вероятность возникновения детонации двигателя.
Детонация или самовоспламенение смеси
По неопытности можно перепутать эти два явления.
Самовоспламенение смеси происходит в результате сильного перегрева двигателя. При этом в конце такта сжатия температура топливной смеси становиться выше нормы, и она не контролировано вспыхивает.
Так же если двигатель сильно закоксован, то горячий нагар на его стенках в результате соприкосновения с топливной смесью может воспламенить ее.
Чтобы разделить эти два явления нужно заглушить двигатель отключив зажигание. Если мотор глохнет не сразу, то скорее всего внутри него происходит такое явление, как детонация.
Читайте также:Подводим итог
Нет никаких сомнений, детонация двигателя, это вредное явление, которое требует комплексного подхода для его устранения.
Но в первую очередь следует выяснить его причины, которых может быть несколько.
Но все же для начала идите от простого к сложному и попробуйте заменить тип использованного топлива.
В большинстве случаев это снижает вероятность возникновения детонации двигателя и продлеваем его работу.
Что такое детонация и как ее контролировать?
Ответ:
Детонация или детонация двигателя происходит просто, когда топливо предварительно воспламеняется до того, как поршень достигнет запланированного искрового зажигания. Это означает, что мощный взрыв пытается расширить камеру цилиндра, которая сжимается в размерах, пытаясь изменить направление движения поршня и двигателя. Когда происходит детонация, внутренние пневматические силы могут фактически в 10 раз превышать нормальные силы, действующие на правильно работающий высокопроизводительный двигатель.Детонация обычно вызывается чрезмерным нагревом, чрезмерным давлением в цилиндре, неправильной синхронизацией зажигания, недостаточным октановым числом топлива или комбинацией этих факторов. Из предыдущего обычно виновата чрезмерная жара. Поскольку двигатель модифицируется для выработки большей мощности, выделяется дополнительное тепло. Современный насосный газ выдерживает лишь ограниченное количество тепла, прежде чем он воспламенится и вызовет детонацию. Хотя двигатели с принудительным впуском обычно вырабатывают гораздо меньше тепла, чем сопоставимые безнаддувные двигатели с высокой степенью сжатия, температура цилиндров в двигателях с промежуточным охлаждением значительно ниже. Редко случается, что взрывы вызывают взрывы, просто ненужное тепло. Промежуточный охладитель — это такое естественное решение для принудительной индукции, что почти в каждом сложном применении промежуточное охлаждение является частью пакета. Для двигателей, которые испытывают проблемы с детонацией, основными вариантами являются использование систем задержки зажигания / синхронизации, топлива с более высоким октановым числом или промежуточного охлаждения. Хотя системы замедления зажигания могут быть полезны в определенных ситуациях, они также могут значительно снизить выходную мощность двигателя, поскольку любое сокращение времени приведет к уменьшению мощности.И хотя сокращение времени может спасти двигатель от детонации, чрезмерное тепло, вызвавшее детонацию, все еще присутствует. Промежуточное охлаждение, с другой стороны, фактически удаляет тепло, которое вызывает детонацию, и позволяет безопасно работать с более высокими уровнями наддува с полной синхронизацией на насосном газе. Это дает максимальную выгоду с точки зрения увеличения мощности и защиты двигателя без какого-либо дополнительного обслуживания или хлопот.
Причины и способы предотвращения
Имеет несколько названий — стук, пинг, детонация и т. Д., И многие термины могут сделать мероприятие безобидным. По правде говоря, при умеренных и высоких нагрузках постоянное количество детонаций может привести к катастрофическому отказу двигателя, обычно в виде раздробленных подшипников штока, трещин в кольцевых зацепах или отверстия в поршне.
Практически каждый двигатель с искровым зажиганием от средней до высокой мощности будет испытывать случайные детонации в течение всего срока службы. Это одна из тех вещей, которых невозможно полностью избежать, но их можно легко контролировать и удерживать в безопасных пределах с помощью датчиков и ответственной настройки.Для начала, это помогает понять, что происходит внутри камеры сгорания, чтобы вызвать этот деструктивный свистящий звук.
Что это такое
В зависимости от нагрузки двигателя и настройки, свеча зажигания загорается в пределах от 45 градусов до 5 градусов перед верхней мертвой точкой (ВМТ) такта сжатия и воспламеняет топливно-воздушную смесь.
Во время нормального цикла сгорания фронт пламени расширяется от точки воспламенения к стенкам цилиндра и головке поршня, этот процесс горения может занять до 90 градусов вращения коленчатого вала для полного сгорания.Детонация определяется как любое самовозгорание, возникающее после того, как процесс горения уже начался, и не зависит от начального фронта пламени. Это неконтролируемое событие может происходить из любого места в камере и обычно вызвано высокими температурами и / или давлением в баллоне.
Что он делает
Теперь, когда у вас есть базовое представление о детонации и двух его основных причинах (тепло и давление), мы можем поговорить о связанных с ним разрушительных эффектах. Повреждение вызвано не энергией, высвобождаемой при детонации, а скорее скоростью высвобождения энергии (энергетический потенциал такой же, как и при нормальном цикле сгорания).Детонацию часто считают эквивалентом удара молотком по верхней части поршня.
Как это обнаружить
Слева: датчик детонации, обычно встречающийся на автомобилях EFI. Справа: электронные детекторы, обычно используемые тюнерами.
При возникновении детонации можно услышать звуковой свистящий звук. В вашем среднем двигателе EFI обнаружение детонации зависит от использования одного или нескольких датчиков детонации, установленных в определенных местах на двигателе.Эти датчики представляют собой тип микрофона, который откалиброван для улавливания определенного диапазона частот, который, как известно, связан с детонацией. Когда датчик обнаруживает достаточно большое количество детонаций, ЭБУ начинает замедлять опережение зажигания и / или добавлять больше топлива, в зависимости от используемого ЭБУ.
Эти частоты детонации будут различаться в зависимости от конструкции двигателя и также должны быть откалиброваны тюнером после модификации тяжелого двигателя.
Австралийская компания по управлению двигателями Haltech создала отличное видео, объясняющее этот процесс калибровки:
youtube.com/embed/jUUPcNPGm3k?wmode=transparent&fs=1&hl=en&modestbranding=1&iv_load_policy=3&showsearch=0&rel=1&theme=dark» frameborder=»0″ allowfullscreen=»»/>
Профессиональные тюнеры часто полагаются на использование детонационных баллончиков (детонационных баллончиков) для обнаружения событий детонации в сильно модифицированных двигателях.Эти дет-банки могут быть как электронными, так и механическими, в первом случае используется микрофон для передачи звука через пару наушников, а во втором — только медное крепление и трубку для передачи звука, улавливаемого медью, на наушники. Бидоны Det также могут помочь ускорить процесс повторной калибровки датчика детонации.
Как им управлять
При настройке двигателя есть два основных источника тепла и давления: подача топлива и угол опережения зажигания.
Момент зажигания для контроля давления
При настройке угла опережения зажигания вы должны помнить о том, насколько вы опережаете время — большее время не всегда означает большую мощность. Идея состоит в том, чтобы рассчитать время искры в нужный момент до ВМТ, чтобы обеспечить достаточно времени горения для достижения пикового давления в цилиндре в оптимальной точке ВМТ.
Заводская карта опережения зажигания от JDM Mitsubishi Evo X 2008 года выпуска (Degrees BTDC). Обратите внимание на то, что по мере увеличения нагрузки и числа оборотов опережение уменьшается. Приложения с наддувом имеют тенденцию работать с более низкой пиковой синхронизацией из-за повышенного давления в цилиндре, связанного с принудительной индукцией.
Превышение опережения зажигания приведет к слишком раннему возникновению искры, в результате чего давление в цилиндре будет расти быстрее, чем может распространяться фронт пламени.Это создаст два источника давления в цилиндре, работающих одновременно (ход поршня и сгорание), в результате чего давление и температура в цилиндре превысят точку самовоспламенения несгоревшего топлива, все еще оставшегося в цилиндре, что мгновенно сгорит. Это самовозгорание является событием детонации и является одной из наиболее частых причин выхода из строя поршня, штока и подшипника.
Примеры отказов подшипников из-за детонации. Слева: усталость промежуточной футеровки на основе меди в трехметаллических подшипниках.Справа: Локальный чрезмерный износ из-за деформации шатуна от детонации.
Заправка топливом для контроля температуры
При настройке двигателя топливо используется как форма контроля температуры. Добавление большего количества топлива создает более богатую смесь и охлаждает камеру, а удаление топлива выжимает смесь и добавляет больше тепла.
Haltech предлагает отличную аналогию, которая поможет вам понять этот процесс. «Думайте об этом как о выпечке торта. Когда вы закончите выпечку, откройте духовку и вытащите пирог, чтобы он остыл.Температура воздуха внутри духовки составляет 180 градусов по Цельсию, поэтому и пирог, и стальная форма для выпечки имеют температуру 180 градусов, но при этом, если вы будете держать руки на 180 градусов, вы не обожжетесь. Однако металлическая форма для торта наверняка обожжет руки, как и сам торт через пару секунд.
Что вы хотите убрать из этого, так это то, что воздух — ужасный проводник тепла, потому что воздух на 180 градусов в духовке не обожжет вас, как форма для торта при той же температуре. Топливо гораздо лучше проводит тепло, поэтому, в общем, чем больше топлива вы добавляете, тем больше тепла будет отводиться от стенок цилиндров, поршней, клапанов и т. Д.
Заводская топливная карта EDM Mitsubishi Evo X 2008 года (масштабируется для AFR). Обратите внимание, что по мере увеличения нагрузки и числа оборотов увеличивается заправка (богаче). Двигатели с наддувом обычно требуют как минимум на 10% более богатой топливной смеси для борьбы с детонацией, вызванной повышенными температурами цилиндров, создаваемыми принудительной индукцией.
Однако можно добавить слишком много топлива, особенно в областях с низкой нагрузкой, таких как холостой ход или круиз, и вы можете вызвать стук или даже расплавить поршень, если вы слишком обеднены при более высоких нагрузках. Задача тюнеров — откалибровать несколько различных компонентов двигателя (MAF, VE, VVT, Boost, заправка, синхронизация зажигания и т. Д.) для достижения наиболее эффективных целей заправки и опережения зажигания для двигателя и его конкретных модификаций.
Заключение
Детонация может вызвать катастрофический отказ двигателя, если ее не остановить. Вот почему большинство современных двигателей включают в себя отказоустойчивую заводскую настройку, чтобы замедлить опережение зажигания или добавить топлива, когда датчик детонации обнаруживает слишком большое количество детонаций. Чтобы предотвратить детонацию модифицированных двигателей, требуется настройка для настройки заводских калибровок и приведения вашего двигателя в равновесие с вашими новыми модами.
Что такое детонация и 8 способов ее остановить!
Детонация — это ругательство вокруг хот-родов. Никто не любит говорить об этом, потому что, когда это происходит, это обычно означает некоторую упущение внимания во время сборки двигателя или автомобиля. К тому времени, когда вы услышите характерный предсмертный хрип двигателя в агонии взрыва, ущерб, скорее всего, уже нанесен. Ответ состоит в том, чтобы предотвратить детонацию до того, как это произойдет, но если будет слишком поздно, есть вещи, которые вы можете сделать, чтобы предотвратить повторное выполнение, но сначала немного предыстории.
Каковы симптомы детонации?
Детонация — иногда называемая детонацией или предварительным зажиганием — это свистящий звук, который иногда можно услышать во время разгона и открытия дроссельной заслонки. В отличие от обычного шума выхлопных газов, детонация — это высокий скрипучий звук, который исходит из моторного отсека. В случае детонации может произойти серьезное внутреннее повреждение, в том числе оплавленные электроды свечи зажигания, треснувшие поршневые кольца, оплавленные или треснувшие поршни, забитые подшипники штока и взорванные прокладки головки.Если вы услышите детонацию, немедленно уберите ногу с дроссельной заслонки или заплатите за последствия.
Просмотреть все 12 фотоПовреждение от детонации происходит из-за того, что головка поршня, кольца и подшипники подвергаются сильному избыточному давлению в камере сгорания. Это избыточное давление возникает слишком рано, задолго до того, как поршень начнет движение вниз для рабочего хода. Это повышение давления во время такта сжатия также выделяет огромное количество тепла — на самом деле, слишком много для того, чтобы система охлаждения двигателя могла вовремя рассеяться.Затем каждое последующее срабатывание этого цилиндра должно бороться с остаточным теплом от события детонации в предыдущем цикле, таким образом блокируя рабочее состояние этого цилиндра от безудержной детонации.
Если у вас когда-либо был случай детонации двигателя, вы уже знакомы с этим явлением. Если снять ногу с педали газа, а затем снова вставить ее, детонация, исходящая от двигателя, не улучшится; он остается до тех пор, пока не исчезнет нежелательный источник возгорания (тепло) в пораженном цилиндре.Если посмотреть с другой стороны, если в определенном рабочем состоянии начало детонации происходит, например, при 15 градусах перед верхней мертвой точкой (BTC), она может не прекратиться, пока событие воспламенения не будет отложено до 5 градусов BTC. Такое поведение называется гистерезисом детонации, и ваш единственный реальный вывод здесь состоит в том, что мгновенный сброс газа (в надежде, что детонация исчезнет) — бесплодное дело.
Что вызывает детонацию?
Тип повреждения двигателя, вызванный детонацией, происходит, когда источник тепла в среде сгорания воспламеняет заряд топлива / воздуха до инициирования системой зажигания двигателя.Важно понимать, что детонация является результатом нежелательного источника тепла (электрод свечи зажигания, края камеры сгорания, неровности литья), а не ошибки в программировании зажигания, хотя ваша программа зажигания может сыграть свою роль.
Просмотреть все 12 фотографийВ двигателе с оптимизированными характеристиками пиковая мощность достигается, когда давление в цилиндре достигает максимума при правильном угле поворота коленчатого вала. Когда шатун и ход кривошипа расположены под углом 90 градусов друг к другу, поршень имеет наибольшее механическое преимущество над коленчатым валом. Смысл всего этого в том, что вам нужно мысленно вернуться к этому событию и найти подходящее время для воспламенения топливного заряда, чтобы пиковое давление произошло после прохождения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) и до того, как ход штока и кривошипа достигнет под прямым углом. Несоблюдение этого правила может привести к повреждению поршневого кольца, как показано выше.
Когда давление в цилиндре достигает пика перед ВМТ, случаются неприятности. Почему? Это может быть одна или несколько из следующих причин: слишком низкое октановое число топлива, недостаточная система охлаждения, плохо спроектированная камера сгорания, слишком горячая свеча зажигания, слишком большое статическое сжатие, слишком маленькое перекрытие между впускным и выпускным лепестками кулачка, слишком бедное соотношение воздух / топливо, слишком большой предварительный нагрев всасываемого заряда или, в лучшем случае, неправильная кривая зажигания.
8 способов уменьшить детонацию
Если ваш двигатель испытывает детонацию, вы можете предпринять ряд действий, чтобы предотвратить ее. Здесь мы расположили их в порядке сложности, от самого простого до самого серьезного, но имейте в виду, что часто детонация и наносимый ею ущерб являются результатом плохо выбранной комбинации двигателей. Производители оригинальных комплектующих тратят тысячи часов на испытания двигателей в различных режимах работы, в то время как при самостоятельной работе можно упускать из виду важные аспекты, такие как качество движения смеси или тщательный учет времени срабатывания клапана.Эти вещи должны быть вплетены в конструкцию двигателя перед сборкой, а не закреплены бандажом постфактум.
Просмотреть все 12 фотографийУменьшите время опережения зажигания
Если вам повезет, ваша детонация будет вызвана не самовоспламенением от горячей точки в камере сгорания, а кривой зажигания, которая обеспечивает слишком сильное базовое воспламенение продвигать. В этом случае простое уменьшение базовой синхронизации приведет к прекращению стука. Однако в большинстве случаев причиной этого состояния в первую очередь будет отключение подачи вакуума. В этом сценарии задействован энтузиаст-новичок, который отключает подачу вакуума, а затем увеличивает базовое время для компенсации. Вся причина увеличения вакуума на серийном двигателе состоит в том, чтобы обеспечить достаточное время выполнения заказа в условиях небольшого дросселя, когда атмосфера за дроссельной заслонкой тонкая; двигателю требуется дополнительное время для повышения давления в цилиндре перед рабочим ходом.
Посмотреть все 12 фотографийУвеличьте октановое число топлива
Октановое число топлива является точным выражением его склонности к самовоспламенению.Чем выше число, тем выше его способность противостоять выключению света. По мере увеличения степени сжатия или наддува должно возрастать октановое число топлива. Устранить детонацию в двигателе можно так же просто, как использовать топливо с более высоким октановым числом. В 1970-х и 1980-х годах, когда цены на топливо резко выросли, многие люди искали способы сэкономить деньги. Это часто выражалось в снижении октанового числа топлива. К счастью для нас, с тех пор под мостом прошло много воды, и производители разработали двигатели с улучшенными противодетонационными характеристиками.Такие вещи, как электронный впрыск топлива, замедление детонации и электроника, измеряющая октановое число, сделали детонацию от низкого октанового числа топлива редким явлением. Получил старую машину с детонацией, попробуйте запустить тестовое топливо с более высоким октановым числом.
Просмотреть все 12 фотографийИспользуйте более холодную свечу зажигания
Наконечник электрода свечи зажигания является основным источником самовоспламенения. Тепло может быстро накапливаться, и если ему некуда деваться, он сделает свое дело с зарядом воздуха / топлива. Звучит немного иронично, поскольку это то, что должна делать свеча зажигания, только вы хотите иметь контроль над , когда это делает.По этой причине свечи зажигания рассчитаны на различные диапазоны нагрева, а их изоляторы тщательно разработаны для управления потоком тепла от электрода в головку блока цилиндров. Слишком горячая свеча будет удерживать слишком много тепла, вызывая детонацию. Замена свечи на более холодный нагревательный элемент — это часто все, что нужно для отключения нежелательной детонации. Однако имейте в виду, что слишком холодная свеча может вызвать обратную проблему — засорение, когда свеча не может полностью воспламенить воздушный / топливный заряд.
Просмотреть все 12 фотографийОптимизация соотношения воздух / топливо
В современных двигателях с впрыском топлива достижение оптимального соотношения воздух / топливо редко является проблемой, поскольку кислородные датчики двигателя будут постоянно работать, удерживая воздух / соотношение топлива в идеальном диапазоне в большинстве сценариев вождения. Однако более старым карбюраторным автомобилям может потребоваться помощь, особенно если детонация является регулярной проблемой. Здесь проблема заключается в обедненной смеси, когда впрыскивание или какая-либо другая калибровка приводит к тому, что в цилиндр не поступает достаточно топлива. В результате получается горячий двигатель, который быстро нагревается и может вызвать детонацию. Лучший способ диагностировать детонацию в этой ситуации — установить широкополосный датчик кислорода и контролировать его в периоды высокой нагрузки двигателя. Бедная смесь при полном открытии дроссельной заслонки может вызвать детонацию при соотношении 13: 1, и это должно указывать на то, что в цилиндр поступает недостаточно топлива. Вы должны убедиться, что ваш двигатель работает на полную мощность — хорошее число, которое нужно достичь на полном газу для безнаддувного двигателя, равно 12.5: 1.
Посмотреть все 12 фотографийУвеличьте охлаждающую способность
Тепло является основной причиной детонации, и часто одной из основных причин является неэффективная система охлаждения. Если мощность вашего двигателя недавно была увеличена, но радиатор все еще в наличии, возможно, пришло время для модернизации в этой области. За исключением замены радиатора, более эффективный вентилятор, более эффективный кожух вентилятора или смачивающий агент охлаждающей жидкости могут иметь достаточный эффект для уменьшения или устранения детонации. Объяснение диагностики системы охлаждения выходит за рамки этой истории, но мы оставим вам один большой совет: сначала подумайте о мелочах. В гонке за производительностью часто к детонации приводят такие мелочи, как уплотнение кожуха, работа термостата, включение муфты вентилятора или кавитация водяного насоса.
Просмотреть все 12 фотографийУменьшите степень сжатия
Если вы зашли так далеко, но все еще есть детонация, у вас не будет другого выхода, кроме как начать внутренний ремонт или внести изменения в вашу комбинацию двигателей.Уменьшение степени сжатия — это самый простой способ положить конец детонации, потому что давление и тепло в цилиндре — это, по сути, разные выражения одного и того же. На протяжении многих лет мы приводили доводы в пользу увеличения степени сжатия для увеличения мощности, но чрезмерное применение этого совета может иметь непредвиденные последствия, если не будут предприняты надлежащие меры (более высокое октановое число топлива, более качественное движение смеси, сплав головки цилиндров и электроника, предназначенная для защиты двигателя). За исключением замены головок цилиндров и поршней, лучше всего начать с более толстых прокладок головки и работать с шлифовальной машиной на камерах сгорания, уделяя особое внимание острым краям.
Посмотреть все 12 фотографийУвеличить перекрытие кулачков
Высокопроизводительный распределительный вал с большей продолжительностью и подъемом — один из наших любимых способов повысить производительность двигателя, но иногда выбор кулачка может вызвать непредвиденные проблемы. Более распространенной проблемой является кулачок, который слишком велик для сжатия, из-за чего фазы газораспределения слишком агрессивны для статической степени сжатия, и происходит потеря нижнего предела. Однако иногда распределительный вал имеет широкий угол разделения лепестков, что может привести к задержке слишком большого количества заряда в цилиндре.Как узнать, слишком ли короткое перекрытие? Быстрый тест давления запуска скажет вам: все, что превышает 180 фунтов на квадратный дюйм, является признаком того, что вы находитесь в сфере гоночного двигателя с высокой степенью сжатия, которому может потребоваться гоночное топливо. Хорошее и безопасное значение для традиционного уличного бензинового двигателя составляет от 150 до 170 фунтов на квадратный дюйм. Если давление запуска слишком высокое, вам понадобится кулачок, который задерживает меньше воздуха / топлива в камере сгорания.
Посмотреть все 12 фотографийУлучшить движение смеси
Все исправления, которые мы упомянули до сих пор, я называю «последующими» исправлениями, то есть они больше похожи на повязку, чем на настоящее лекарство.Я обнаружил, что большинство случаев детонации можно отнести к режиму горения, который искушает судьбу через поток через порт, вызывающий отделение топлива от воздуха. Движение воздуха и топлива через порт, клапанный карман и камеру сгорания является сложным, и если топливо не может равномерно смешиваться с воздухом в результате процесса, называемого завихрением (перекатывание в случае четырехклапанного двигателя), низкая производительность и детонация будет результатом. Гашение — еще одно связанное действие, которое происходит как раз в тот момент, когда поршень достигает ВМТ. Заряд, застрявший между поршнем и головкой блока цилиндров, сдавливается в открытую часть камеры сгорания в последний момент перед воспламенением, давая заряду последний хороший шанс смешаться. Когда не происходит хорошей хореографии завихрения и гашения, возникает детонация. Единственное правильное лекарство — это набор головок цилиндров, включающий последние улучшения в движении смеси.
Посмотреть все 12 фотографийПрямое впрыскивание: будущее детонации (не)
Возможно, это скорее эпилог, чем лекарство от детонации, но оригинальные компоненты непрерывно работали над проблемой и добились невероятных успехов это доступно нам прямо сейчас.Новейшие двигатели, выходящие из Детройта (линейка силовых установок Ecoboost Ford с прямым впрыском и GM Gen V LT1, чтобы назвать два), почти полностью устранили детонацию, поскольку топливо не добавлялось в уравнение до самого последнего момента. Это просто по концепции, если не по механической конструкции, но когда в цилиндре нет топлива, трудно получить нежелательное преждевременное зажигание. В двигателях с прямым впрыском топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания при давлении в тысячи фунтов на квадратный дюйм.В результате топливо может быть доставлено почти мгновенно и направлено в область поршня, которая не может обеспечить достаточно тепла для события предварительного воспламенения.
Мы сильно упрощаем преимущества двигателя DI, которые выходят далеко за рамки сопротивления детонации, но легко понять, почему эти двигатели могут иметь повышенную степень сжатия, которая разрушила бы предыдущие, если бы они работали на обычном газовом насосе. Это факт, что мы быстро приближаемся к эре двигателей внутреннего сгорания, которые оставят детонацию в прошлом, но мы все еще должны понимать это для наших любимых старинных восьмицилиндровых двигателей!
Посмотреть все 12 фотографийДетонация против преждевременного зажигания
Есть много способов испортить совершенно хороший двигатель, но сегодня я просто хочу поговорить о двух из самых жестоких. Детонация и предварительное зажигание, которые часто меняются местами и / или используются для описания одного и того же, на самом деле являются совершенно разными вещами, которые приводят к одинаковым результатам. Оба они называются ненормальным сгоранием, и они очень вредны для вашего двигателя. Чтобы лучше объяснить как детонацию, так и предварительное зажигание, мне нужно также объяснить нормальное горение.
Нормальное сгорание:
Нормальное горение — это горение топливовоздушной смеси в камере сгорания.Нормальное сгорание начинается с того, что фронт пламени возникает у свечи зажигания и равномерно и равномерно распространяется наружу по камере сгорания. Это очень похоже на надувание воздушного шара. Когда вы дуетесь, воздушный шар очень контролируемо и равномерно расширяется от источника воздуха. В идеальном мире сгорание сжигает весь воздух и топливо в цилиндре, не оставляя никого позади (это происходит со стехиометрической смесью лямбда-1). Тепло от сгорания передается от фронта пламени к поршню, от поршня к стенке цилиндра и оттуда в систему охлаждающей жидкости.Распространенное заблуждение о горении состоит в том, что речь идет о взрыве. Это просто неправда … В идеале, когда свеча зажигания зажигает смесь, пламя заполняет цилиндр очень быстро, но очень контролируемым образом.
Детонация:
Определение: Самовозгорание отходящего газа или оставшейся в камере воздушно-топливной смеси.
Детонация всегда возникает после того, как свеча зажигания начала нормальное сгорание.Обычное горение расширяется, но газы на краю фронта пламени сжимаются и начинают спонтанно воспламеняться. Вероятно, это вызвано чрезмерным нагревом и давлением. Однако самое важное, что нужно помнить о детонации, это то, что она возникает после того, как фронт пламени был инициирован свечой зажигания.
Есть много факторов, которые вместе создают идеальный сценарий взрыва. Хотя конструкция двигателя и октановое число топлива играют важную роль, наиболее распространенным причинным фактором является слишком большое опережение зажигания. Чрезмерно опережающий угол опережения зажигания приводит к слишком быстрому зажиганию, что приводит к слишком быстрому увеличению давления. Это очень высокий / очень резкий скачок давления, который часто приводит к повреждению двигателя.
Как вы можете видеть на изображении, график вверху имеет плавный профиль давления и может считаться нормальным сгоранием. Однако на нижнем графике показано нормальное повышение давления до тех пор, пока детонация не произойдет даже после искры. Затем вы видите большой скачок давления из-за ненормального сгорания.Этот скачок давления заставляет структуру двигателя резонировать, как будто это камертон. Этот резонанс улавливается датчиком детонации и передается в ЭБУ.
Датчики детонации— большой повод для беспокойства у многих энтузиастов. Возможность видеть то, что они видят, с помощью устройства мониторинга, такого как Cobb Tuning AccessPort, дает людям возможность всегда видеть, что происходит с их движком. Это окно позволяет вам увидеть то, что вы обычно никогда не замечаете или о чем не заботитесь. Меня очень часто спрашивают о продолжающейся детонации, которая происходит при частичном открытии дроссельной заслонки. К счастью, детонация не всегда разрушительна. Низкие уровни детонации возникают постоянно и даже могут поддерживаться в течение длительных периодов времени без нанесения ущерба. Частичный стук дроссельной заслонки является нормальным явлением для различных автомобилей и, хотя иногда он может быть вызван фактической детонацией, в большинстве случаев это просто шум, поскольку двигатель резонирует при определенных оборотах в минуту. Это также будет проявляться в точках переключения передач, когда двигатель значительно перемещается между переключениями передач на WOT, и это не должно вызывать беспокойства.Однако детонация становится серьезным поводом для беспокойства, когда вы начинаете работать с более высокими нагрузками. Если вы видите значительный стук в широко открытой дроссельной заслонке (WOT), вам следует обратиться к своему тюнеру.
Повреждение: Есть несколько основных неисправностей, вызванных детонацией. Меньшей из точек неисправности является точечная коррозия или истирание днища поршня. Вы также увидите эту ямку на выпускных клапанах, так как это более горячая сторона цилиндра, при этом воздушно-топливная смесь охлаждает сторону впуска.Ямка выглядит так, как будто в поршень попала птица, выпущенная из дробовика.
Еще одна точка повреждения от детонации — это приземление кольца. Часто под резкими скачками давления вы получаете раздавленные или сломанные кольцевые площадки. В менее тяжелых случаях вы все равно увидите разорванные кольца. Это часто случается с литыми поршнями, поскольку они никогда не были предназначены для того, чтобы выдерживать такое давление в цилиндре, особенно такие внезапные и резкие изменения давления.
Вместе с детонацией приходит тепло.Скачки давления разрушают пограничный слой газа, который гасит фронт пламени и защищает относительно холодный поршень от относительно горячего сгорания. По мере того как этот пограничный слой разрушается и все больше и больше тепла поглощается поршнем, вы увидите деформацию поршня и задиры на стенках цилиндра, что неизбежно приведет к необходимости ремонта двигателя. Из-за этого вы также увидите более высокие температуры охлаждающей жидкости, поскольку системе охлаждающей жидкости приходится выполнять больше работы с избыточным теплом.
Индикаторы: Слышны более высокие уровни детонации, они будут звучать так, как будто четвертаки стучат по стеклу. Вы не можете услышать его в большинстве новых автомобилей из-за изолированной кабины, поэтому, когда вы его слышите, скорее всего, это более высокий уровень стука. Если у вас есть устройство настройки, которое отслеживает замедление детонации, такое как Cobb Tuning Accesport, вы видите только реакцию двигателя на воспринимаемый шум. Однако стоит обратить внимание на то, что двигатель по какой-то причине пытается спастись за счет уменьшения опережения зажигания.
Предварительное зажигание:
Определение: Предварительное зажигание — это воспламенение топливно-воздушной смеси перед воспламенением свечи зажигания.
Событие преждевременного воспламенения выглядит примерно так…
Топливо-воздушная смесь поступает в камеру сгорания, когда поршень находится на такте впуска вниз. Затем поршень возвращается вверх для такта сжатия. Чем более сжатая смесь, тем труднее ее зажечь, поэтому, когда поршень находится на нижней стороне такта сжатия, смесь фактически легче воспламеняется, чем когда она приближается к верхней мертвой точке (ВМТ).Горячее пятно в цилиндре, такое как раскаленный наконечник свечи зажигания, может воспламенить эту смесь с низким уровнем сжатия очень рано, до того, как загорится свеча зажигания. Теперь движение поршня вверх борется с расширяющейся силой сгорания. Это добавляет огромное количество тепла и нагрузки к двигателю, и по этой причине предварительное зажигание отвечает за гораздо более высокое давление в цилиндре, чем детонация. Давление от предварительного зажигания не такое быстрое, как при детонации. Напротив, давление очень высокое и длится гораздо дольше.
Повреждение: Повреждение от предварительного воспламенения намного более серьезное и мгновенное, чем от детонации. Как правило, при предварительном зажигании вы увидите расплавленные отверстия в поршнях, расплавленные свечи зажигания, а отказ двигателя происходит практически сразу.
Из-за большей продолжительности нагрева и давления, вызванных предварительным зажиганием, вы заметите намного больше расплавленных деталей, тогда как при детонации вы получите больше деталей, которые просто разнесутся на части.
Индикаторы: На самом деле нет никаких предупреждающих знаков с предварительным зажиганием.Лучшее, что вы можете сделать, чтобы предотвратить это, — убедиться, что двигатель настроен, а также минимизировать возможные горячие точки. От OEM-производителей автомобили поставляются с соответствующими диапазонами нагрева свечей зажигания и всем необходимым для минимизации / исключения преждевременного зажигания. Поэтому убедитесь, что у вас есть правильные свечи зажигания и правильные зазоры, важно при замене свечей и добавлении большего наддува и, следовательно, более высоких температур цилиндров в вашу камеру сгорания.
Причины детонации в поршневых двигателях самолетов
Детонация может вызвать серьезные повреждения двигателя и является ограничивающим фактором в развитии максимальной мощности двигателя.Все авиационные двигатели с искровым зажиганием способны к детонации, и если двигатель должен вырабатывать некоторую мощность, он должен работать с предельным уровнем детонации.
А авиационные двигатели более восприимчивы к детонации из-за использования поршня и цилиндров большого диаметра. Отсюда разработка высокооктанового топлива, которое увеличивает запас до того, как двигатель начнет детонировать. На этой странице мы прольем свет на процесс детонации и влияние на двигатель, если пилот ничего не сделает с этим.
После воспламенения топливовоздушной смеси двумя свечами зажигания в камере сгорания она начинает гореть с одинаковой скоростью, пока фронт пламени не достигнет последней порции заряда (конечного газа) на каждой стороне цилиндра.
Эта статья посвящена причинам детонации. Продолжите следующую статью, чтобы узнать о том, как избежать детонации.
Детонация
В условиях высокого давления в цилиндре (ход сжатия) и высоких температур поверхности (работа на большой мощности) топливный воздушный заряд может самовоспламеняться и гореть с гораздо большей скоростью (скорость взрыва).Это приведет к раннему запуску пикового давления в цилиндрах (до ВМТ) и до уровней на 15% выше, чем обычно, например: до 11–15 тонн в двигателе O-470.
Топливо более низкого сорта или качества также создает условия, при которых возможна детонация.
Изменения в циклах двигателя (потребляемая мощность и изменение заряда топливного воздуха) могут перемещать двигатель в зону детонации и выходить из нее. Детонация увеличивает пиковое давление в цилиндре и температуру поверхности поршня в зоне, где происходит детонация.Если не остановить это условие, это может привести к преждевременному зажиганию и повреждению двигателя.
Предварительное зажигание
Предварительное зажигание — это самовоспламенение заряда топливного воздуха в момент его попадания в горячую камеру сгорания до того, как свечи зажигания смогут выполнять свою работу. В результате повышается температура и давление, что приводит к усилению детонации и возможному выбегу из-под контроля.
EGT и CHT
На начальных стадиях детонации EGT будет уменьшаться, а CHT увеличиваться.Без надлежащих датчиков двигателя это, скорее всего, не заметит пилот. Это указывает на то, что тепловая энергия передается чувствительным частям двигателя.
Урон
Избыточное давление, вызванное детонацией, вызовет трещины в отверстии свечи зажигания, отверстии форсунки, сломанные поршневые кольца и сгоревшие выпускные клапаны. Результат — дорогой ремонт для владельца самолета.
Стук
Скорость горения конечного газа во время детонации примерно в 5-25 раз выше, чем нормальная скорость горения, можно даже назвать детонацию крошечными взрывами с волной давления около 5000 Гц.Это можно услышать как стук. Его можно легко услышать в машине, но в самолете практически невозможно обнаружить стук, просто слушая.
Волна давления с высокой энергией увеличивает теплопередачу в верхней части поршня и в выпускном клапане, вызывая повреждения в виде локального плавления, размягчения и эрозии поршня. В крайних случаях через поршень может быть проплавлено отверстие.
Отложения углерода
Поток газа через горячие внутренние части двигателя может привести к образованию нагара на верхней части поршня, свечей зажигания и выпускных клапанах.Эти отложения нагреваются легче, чем стенки цилиндров или поршни, что создает возможность предварительного воспламенения. Решение состоит в том, чтобы наклонить двигатель на холостом ходу, рулении и крейсерском режиме, чтобы камера сгорания и свечи зажигания оставались чистыми.
написано EAI.
Что такое «детонация» в поршневом двигателе?
Детонация, как следует из названия, представляет собой взрыв топливно-воздушной смеси внутри цилиндра. При нормальной работе каждая свеча зажигания воспламеняет определенную точку в топливно-воздушном заряде, который затем распространяется по цилиндру и обеспечивает постоянное регулируемое горение в процессе, называемом дефлаграцией.Это увеличивает время, в течение которого горящее топливо давит на цилиндр, обеспечивая плавный рабочий ход.
Во время детонации топливно-воздушный заряд (или карманы внутри заряда) взрывается, а не горит плавно. Из-за этого взрыва заряд оказывает гораздо более высокое усилие на поршень и цилиндр, что приводит к повышенному шуму, вибрации и температуре головки цилиндров. Сила детонации также вызывает снижение мощности. Слабая детонация может увеличить износ двигателя, хотя некоторые двигатели могут регулярно работать с умеренной детонацией.Однако сильная детонация может вызвать отказ двигателя в считанные минуты. Из-за того шума, который он производит, в автомобилях детонация называется «стуком двигателя» или «звоном».
(Источник: FAA PHAK, стр. 6-18)
Детонация может быть вызвана рядом факторов, но обычно они связаны с ситуацией, не связанной с конструкцией двигателя. Использование неподходящего топлива может вызвать детонацию: октановое число топлива — это, по сути, величина давления, которое оно может выдержать, прежде чем взорвется.Точно так же высокая температура цилиндра может вызвать детонацию (1). Вот почему на высоких уровнях мощности смесь устанавливается очень богатой: избыток топлива охлаждает цилиндры, предотвращая детонацию. Как отмечалось выше, полная мощность при включенном обогреве карбюратора может вызвать детонацию, поскольку повышенная температура имитирует эффект высоких температур цилиндров. Для повышения температуры всасываемого воздуха не менее чем на 90 градусов по Фаренгейту требуется полный нагрев карбюратора.
Дополнительная литература:
1) Детонация отличается от преждевременного зажигания, когда заряд топлива / воздуха воспламеняется не от свечи зажигания.Примечательно, что детонация и предварительное зажигание часто вызывают друг друга, так как у детонирующего двигателя будет очень высокий CHT (потенциально достаточно, чтобы вызвать преждевременное зажигание), и если заряд предварительно воспламеняется, когда цилиндр все еще поднимается, продолжающееся сжатие может вызвать взрыв заряда.
Восстановленные двигатели Восстановленные двигатели и излишки двигателей и детали двигателя
Проблемы, связанные с отказом двигателя Детонация и предварительное зажиганиеОсторожно для двигателей внутреннего сгорания
Когда двигатель внутреннего сгорания разбирается для восстановления и обнаруживаются сильно обгоревшие и деформированные поршни и клапаны, это, скорее всего, вызвано чрезвычайно высокими температурами в камере сгорания и давлением от детонации или предварительного зажигания. Вообще говоря, большинство механиков знают, что такие повреждения вызваны ненормальной работой двигателя. Слишком часто заказчик не знает, что является причиной дорогостоящего ущерба, однако мастера механического цеха могут быть несправедливо обвинены в том, что двигатель «не встал».
Детонация и преждевременное воспламенение являются формами ненормального горения в камере сгорания. Во время нормальной работы двигателя сгорание топливовоздушного заряда вызывает устойчивый, плавный толчок поршней каждого цилиндра.В момент воспламенения от свечи зажигания пламя сгорания быстро движется наружу от свечи, очень похоже на волны, когда камень падает в бассейн с водой.
Ненормальная работа может привести к настолько быстрому развитию давления сгорания, что тепло и давление «взорвут» оставшееся несгоревшее топливо. Это вызывает стук, часто называемый «стуком», стуком углерода и т. Д. Фактически это детонация. Детонация возникает в результате сильного взрыва, когда нормальный фронт пламени попадает во вторичный фронт пламени.
Детонация вызовет повреждение поршня и кольца, износ канавки верхнего кольца, задиров или задиров поршня и повреждение стенки цилиндра, заедание колец, ослабление прокладок головки и возможное повреждение подшипников, что приведет к полному отказу двигателя.
Взрыв может быть вызван:
- Обедненная топливная смесь
- Слишком низкое октановое число топлива
- Неправильная установка угла опережения зажигания
- Тяга
Предварительное зажигание, как следует из этого термина, — это воспламенение топливно-воздушной смеси перед обычной искрой зажигания от свечи зажигания.Если обычная искра возникает вскоре после предварительного зажигания, столкновение двух фронтов пламени вызовет свистящий шум. Предварительное зажигание вызывает потерю мощности двигателя и может вызвать серьезные повреждения поршней, колец, клапанов, штока или коренных подшипников.
Детонация и преждевременное зажигание настолько тесно связаны, что их трудно отличить друг от друга по звуку. Одно из них может привести к другому, и любое из этих условий может вызвать серьезное повреждение двигателя.
Осмотр поврежденных поршней и колец довольно часто указывает на причину повреждения.
Поврежденные поршни и кольца обычно требуют замены. Такое же повреждение может возникнуть снова, если не будет устранена причина детонации или предварительного воспламенения.
Прерывание зажигания может быть вызвано:
- Свечи зажигания слишком горячие, диапазон нагрева
- Свечи зажигания не плотно прилегают к прокладке
- Детонация или состояние, которое к этому привело
- Перегрев
- Поперечный огонь зажигания. Наведенное напряжение в проводах свечей зажигания, идущих параллельно друг другу на большие расстояния (очень часто встречается в двигателях Ford 302)
Детонация и преждевременное воспламенение являются формами ненормального горения в камере сгорания.Во время нормальной работы двигателя сгорание топливовоздушного заряда вызывает устойчивый, плавный толчок поршней каждого цилиндра. В момент воспламенения от свечи зажигания пламя сгорания быстро движется наружу от свечи, очень похоже на волны, когда камень падает в бассейн с водой.
Ненормальная работа может привести к настолько быстрому развитию давления сгорания, что тепло и давление «взорвут» оставшееся несгоревшее топливо. Это вызывает стук, часто называемый «стук», стук углерода и т. Д.Собственно это детонация. Детонация возникает в результате сильного взрыва, когда нормальный фронт пламени попадает во вторичный фронт пламени.
Детонация вызовет повреждение поршня и кольца, износ канавки верхнего кольца, задиров или задиров поршня и повреждение стенки цилиндра, заедание колец, ослабление прокладок головки и возможное повреждение подшипников, что приведет к полному отказу двигателя.
Взрыв может быть вызван:
- Обедненная топливная смесь
- Слишком низкое октановое число топлива
- Неправильная установка угла опережения зажигания
- Тяга
Предварительное зажигание, как следует из этого термина, — это воспламенение топливно-воздушной смеси перед обычной искрой зажигания от свечи зажигания. Если обычная искра возникает вскоре после предварительного зажигания, столкновение двух фронтов пламени вызовет свистящий шум. Предварительное зажигание вызывает потерю мощности двигателя и может вызвать серьезные повреждения поршней, колец, клапанов, штока или коренных подшипников.
Детонация и преждевременное зажигание настолько тесно связаны, что их трудно отличить друг от друга по звуку. Одно из них может привести к другому, и любое из этих условий может вызвать серьезное повреждение двигателя.
Осмотр поврежденных поршней и колец довольно часто указывает на причину повреждения.
Поврежденные поршни и кольца обычно требуют замены. Такое же повреждение может возникнуть снова, если не будет устранена причина детонации или предварительного воспламенения.
Прерывание зажигания может быть вызвано:
Свечи зажигания слишком горячие, диапазон нагрева
Свечи зажигания не плотно прилегают к прокладке
Детонация или ее причина
Перегрев
Поперечный огонь зажигания.