Чем чище топливо, тем дольше межремонтный период ДВС и тем больше времени до капиталки ДВС. По частоте замены топливного фильтра можно определить, какого качества топливо, в основном, используется.
Почему детонирует двигатель
Детонация в двигателе – это сбой в нормальном цикле его работы. Явление, при котором температура и скорость горения смеси в цилиндре – резко становится выше расчетной, а в естественный звук работы движка – добавляется дробный стук, звон, или металлический трескот. Давайте разбираться, откуда «берется» детонация ДВС, как понять в чем дело и как от нее избавиться.
Исправный двигатель – детонирует, если «заставлять» его работать на топливе, характеристики которого не соответствуют нормальному для него октановому (бензин) или цетановому (дизель) числу. И наоборот, если топливо – «в порядке», значит, что‐то не так с двигателем. С настройками системы зажигания, балансом воздуха и горючего в топливовоздушной смеси, или работой системы газораспределения.
Чем дольше игнорировать этот признак неисправности — тем меньше шансов избежать капитального ремонта цилиндропоршневой группы.
В нормальном цикле работы ДВС – топливо в его цилиндре равномерно распыляется на мельчайшие капли, перемешивается с воздухом, и сгорает постепенно, плавно передавая свою тепловую энергию донышку поршня, и дальше – кривошипу. Скорость распространения «фронта» пламени в этом случае – 20–30 м/с. При детонации она больше почти в 10 раз, и достигает сверхзвуковой (свыше 1200 м/с). Горючее уже не создает такую «мягкую» волну, нажимающую на дно поршня поступательно, а почти «взрывается», формируя ударное усилие, которое разрушительно действует на ЦПГ. Это как нажимать на кнопку пальцем, или бить по ней молотком — разница воздействий примерно одинакова.
Схема сгорания топлива
Некоторые автовладельцы употребляют термины: «детонирует» и «пальцы стучат» при одних и тех же признаках, но это два разных определения. Процессу детонации двигателя характерно возникновение этого «разрушительного импульса» – уже после проскакивания искры (в бензиновом движке) или окончания такта сжатия (в дизеле), в момент максимального давления. А «стучащие пальцы», или калильное зажигание, которое путают с детонацией, будет возникать, наоборот — раньше момента штатного поджига смеси.
В карбюраторных ДВС, не оборудованных отсечкой бензина, или дизелях с неисправным клапаном обратки это – причина трудностей с остановкой мотора, когда ключ уже вынут из замка, а движок продолжает «дергать» машину.
Причины детонации двигателя
Каждый двигатель автомобиля сконструирован и настроен для работы на определенном топливе. В характеристики бензина, дизеля, или смеси газов (у автомобиля с ГБО) закладывается порог степени сжатия, до которого этот класс топлива устойчив к самовоспламенению, или взрывному горению. Для бензина и газов распределение на виды идет по октановому числу (АИ 95, АИ98, АИ105 и т. д.), для дизеля – по цетановому. Если в цилиндры подается смесь, не соответствующая усилию сжатия, которое обеспечивает конкретный мотор – более устойчивая к самовоспламенению (высокооктановая) — сгорит не полностью, и создаст в камере температуру выше расчетной. Менее устойчивая — загорится раньше, чем нужно, в конце такта сжатия, когда поршень движется к ВМТ, и будет создавать противодействие его движению.
Самая распространенная проблема, из‐за которой может возникать детонация — некачественное, не подходящее автомобилю по характеристикам содержимое заправочных емкостей на АЗС.
Детонация двигателя причины:
- Низкооктановое топливо в цилиндрах двигателя с большой степенью сжатия.
- Дефицит горючего — бедная смесь менее устойчива к детонации.
- Повышенная, по сравнению с расчетной, температура в камере сгорания.
Первый фактор — часто усугубляется: неполадками в топливной системе, износом ЦПГ, сажевыми отложениями в камере сгорания — вокруг седел клапанов, или резьбового отверстия свечи.
Сажевые отложения на поршне
У второй причины есть несколько «корней»: забитые форсунки, топливный фильтр, неисправный регулятор давления в рампе, или насос, не дающий достаточно «питания».
Третья – может быть спровоцирована, кроме плохого горючего, недостаточным охлаждением двигателя, или поступающего в него воздуха (из турбины), забросом в камеру моторного масла через изношенные маслосъемные кольца.
Детонация двигателя может появляться вследствие действия различных факторов, которые объединяет общий признак – стремительное окисление и сокращение времени задержки самовозгорания той части ТВС, которая не сгорела в нормальных условиях. К основным факторам возникновения детонации в цилиндрах относятся следующие:
Что такое детонация
Детонация — это нарушение процесса сжигания топливной смеси в камере сгорания, когда горение происходит не плавно, а взрывообразно. При этом скорость распространения взрывной волны увеличивается со стандартных 30…45 м/с до сверхзвуковых 2000 м/с (превышение скорости звука взрывной волной в том числе является причиной возникновения хлопка). При этом топливовоздушная смесь взрывается не от искры, идущей от свечи, а самопроизвольно, от высокого давления в камере сгорания.
Естественно, что мощная взрывная волна очень вредит стенкам цилиндров, которые перегреваются, поршням, прокладке ГБЦ. Последняя страдает больше всего и в процессе детонации взрыв и высокое давление ее банально сжигают (на сленге называется «выдувает»).
Детонация свойственна двигателям, работающим на бензине (карбюраторным и инжекторным), в том числе, оснащенных газобаллонным оборудованием (ГБО), то есть, работающих на метане или пропане. Однако чаще всего она возникает именно у карбюраторных машин. Дизельные моторы работают по иной схеме, и там другие причины возникновения этого явления.
Причины возникновения детонации двигателя
Как показывает практика, чаще всего детонация возникает на старых карбюраторных двигателях, хотя в некоторых случаях этот процесс может возникнуть и на современных инжекторных моторах, оборудованных электронным блоком управления. К причинам, по которым может возникнуть детонация, относится:
- Чрезмерно обедненная топливовоздушная смесь. Ее состав может воспламениться еще до того, как в камеру сгорания попадет искра. При этом высокие температуры провоцируют возникновение окислительных процессов, которые и являются причиной взрыва, то есть, детонирования.
- Ранее зажигание. При увеличенном угле зажигания процессы воспламенения топливовоздушной смеси начинаются еще до попадания поршня в так называемую верхнюю мертвую точку.
- Использование неподходящего топлива. Если в бак автомобиля был залит бензин с более низким октановым числом, чем это предписывает производитель, то велика вероятность возникновения процесса детонации. Объясняется это тем, что низкооктановый бензин более химически активен и быстрее вступает в химические реакции. Аналогичная ситуация будет, если вместо качественного бензина в бак будет залит какой-нибудь суррогат наподобие конденсата.
- Высокая степень сжатия в цилиндрах. Другими словами, закоксованность или иное загрязнение в цилиндрах двигателя, которое постепенно накапливается на поршнях. И чем больше нагара имеется в двигателе — тем выше вероятность возникновения детонации в нем.
- Неисправная система охлаждения двигателя. Дело в том, что если двигатель будет перегреваться, то давление в камере сгорания может расти, а это, в свою очередь, может стать причиной детонации топлива в соответствующих условиях.
Датчик детонации похож на микрофон
Это общие причины, характерные как для карбюраторных, так и для инжекторных моторов. Однако у инжекторного двигателя может быть еще одна причина — выход из строя датчика детонации. Он подает соответствую информацию на ЭБУ о возникновении этого явления и блок управления автоматически меняет угол зажигания с тем, чтобы избавиться от него. При выходе датчика из строя ЭБУ этого делать не будет. При этом на приборной панели активизируется лампочка Check Engine, а сканер выдаст ошибку детонации двигателя (диагностические коды P0325, P0326, P0327, P0328).
В настоящее время существует много разных вариантов перепрошивки ЭБУ с целью снизить расход топлива. Однако их использование — это не лучшее решение, поскольку нередки случаи, когда такая перепрошивка приводила к печальным последствиям, в частности, некорректной работе датчика детонации, то есть, блок управления двигателем попросту отключал его. Соответственно, если детонация таки случается, то датчик об этом не сообщает и электроника ничего не предпринимает для ее устранения. Также в редких случаях возможно повреждение проводки от датчика до ЭБУ. В этом случае сигнал также не доходит до блока управления и происходит аналогичная ситуация. Однако все эти ошибки легко диагностируются с помощью сканера ошибок.
Также существует ряд объективных факторов, влияющих на появление детонации в отдельных двигателях. В частности:
- Степень сжатия двигателя. Ее значение обусловлено особенностями конструкции ДВС, поэтому если мотор имеет высокую степень сжатия, то теоретически он более предрасположен к появлению детонации.
- Форма камеры сгорания и днища поршня. Это также конструктивная особенность мотора, и некоторые современные небольшие по объему, но мощные двигателя также склонны к детонированию (однако их электроника контролирует этот процесс и детонирование в них — это редкость).
- Форсированные двигатели. Обычно у них высокая температура горения топлива и высокое давление, соответственно, они также предрасположены к детонации.
- Турбированные моторы. Аналогично предыдущему пункту.
«Закипевший» движок — это почти стопроцентная вероятность детонации, даже если с топливной системой или зажиганием все нормально.
Зачем нужен датчик детонации
Как выглядит датчик детонации.
В конструкции многих двигателей на блоке цилиндров имеется такой модуль, как датчик детонации. Его основная задача заключается в отслеживании процесса сгорания ТВС в цилиндре и автоматическом изменении параметров зажигания и качества горючей смеси. Принцип действия датчика основан на акселерометрии – он трансформирует энергию колебаний блока цилиндров в электрические импульсы, которые в виде сигналов посылаются в блок управления мотором. Здесь сигналы расшифровываются, и электроника вносит коррективы в величину угла опережения зажигания и соотношение бензина и воздуха в рабочей смеси.
Конструкционно датчик детонации представляет собой пьезоэлектрический элемент, размещенный в защитном корпусе. При возникновении детонации на краях данного элемента образуется напряжение. И чем выше амплитуда и частота механических колебаний блока цилиндров, тем больше становится величина данного напряжения.
Однако возможности роста напряжения принудительно ограничены на уровне определенного критического значения. При его превышении в блок управления двигателем отправляется соответствующая команда, которая уменьшает угол опережения зажигания и/или изменяет соотношение бензина и воздуха в ТВС. При отключении датчика от двигателя, но сохранении связи с блоком управления, электронная система начинает работать в режиме «все в порядке», не реагируя на возникающую детонацию. Поэтому исправность указанного датчика имеет большое значение для сохранения работоспособности двигателя и предотвращения его преждевременного износа.
Последствия детонации
Происходящая в цилиндрах детонация оказывает на механическую начинку автомобиля широкий спектр негативных воздействий. Наиболее существенными из них являются следующие:
- Повышенные нагрузки на весь кривошипно-шатунный механизм приводят к его скорому выходу из строя. Здесь страдают и коленвал, и шатунные и коренные вкладыши. Также повреждения получает и поверхность поршней. Воздействие может быть настолько сильным, что поршни покрываются множеством выщерблин и сколов, их кромки скругляются, а перемычки между маслосъемными кольцами разрушаются.
- Температура двигателя существенно повышается, нарушается процесс его охлаждения, что приводит к деформации цилиндров и поршней, а в отдельных случаях даже к прогоранию ГБЦ.
- Масляная пленка на стенках цилиндров при контакте с взрывной волной разрушается, что дополнительно ускоряет износ элементов двигателя.
- Также детонация в двигателе приводит к уменьшению его мощности и возрастанию расхода топлива.
Для того, чтобы защитить свой двигатель от таких последствий, следует внимательно относиться к его состоянию. Самая простая и важная мера – использование качественного топлива с оптимальным октановым числом. Кроме того, нужно следить за состоянием свечей – при покрытии электрода нагаром, уменьшении зазора зажигание становится менее эффективным, что приводит к детонациям. Важным нюансом также является исправность охлаждающей системы – в ней должно быть достаточно антифриза, в радиаторе не должно быть течей, а вентилятор должен эффективно отводить горячий воздух.
Читайте также: Что такое степень сжатия двигателя и какой она должна быть.
