Содержание
- Причины детонации двигателя
- Чем опасна детонация
- Методы борьбы с детонацией
- Двигатель работает с детонацией: что делать?
- Рекомендуем посмотреть:
С таким понятием как «стук пальцев» знаком, наверное, каждый отечественный автомобилист, независимо от того, профессионал он или любитель. Однако мало кто знает, что в действительности за этим скрывается не стук поршневых пальцев, а такое явление как детонация. Объяснить почему так произошло можно следующим образом. В старые времена в двигателях стучали действительно поршневые пальцы. Под действием больших температур и знакопеременных нагрузок из-за низкой прочности и твердости деталей появлялись зазоры в посадочных местах поршневого пальца, которые и являлись источниками стука. Сейчас же благодаря использованию качественных сталей и более высокоточным методам обработки деталей этот недостаток удалось устранить. Только вот название («имя») его осталось прежним, скрывая такое явление как детонация.
Признаки детонации
Детонацию очень легко определить на слух — она, как правило, проявляется в виде звонкого металлического стука. Кроме того, ее сопровождают и заметное снижение мощности, перегрев и неустойчивая работа двигателя, кратковременное появление черного дыма из выхлопной трубы, снижение температуры отработавших газов.
Что такое детонация?
Детонация — это самовоспламенение горючей смеси в камере сгорания, которое имеет характер взрывной волны. Наиболее часто она появляется при резком повышении нагрузки, например, при резком ускорении или же при движении на подъем. В этой ситуации водитель, как правило, со всей силой жмет на педаль газа, чем обеспечивается подача богатой смеси в цилиндры двигателя. Попав в цилиндры и заполнив все его объемы, на богатую горючую смесь начинают воздействовать высокие температура и давление. Высокое давление в камере сгорания создается по двум причинам: во-первых, при такте сжатия поршень движется вверх и сжимает горючую смесь, т.е. повышает давление, во-вторых, после воспламенения основной части горючей смеси волна пламени, распространяясь по всей камере сгорания, создает фронт высокого давления, который также способствует повышению давления.
Под воздействием высоких давления и температуры в местах скопления несгоревшей горючей смеси образуются активные соединения (перекиси, альдегиды, спирты и т.д.). Достигнув критической величины, между этими соединениями начинают возникать цепные окислительные реакции, которые в итоге приводят к самовоспламенению смеси, имеющей к тому же взрывной характер. В месте взрыва происходит значительное повышение температуры и образование взрывной волны, фронт пламени которой распространяется со скоростью 1000 — 2300 м/с. Для сравнения, скорость распространения фронта пламени при нормальном сгорании горючей смеси — 20-30 м/с. Двигаясь с такой огромной скоростью взрывная волна ударяется о стенки цилиндров и камеры сгорания, при этом образуя все новые очаги самовоспламенения. В результате таких процессов в цилиндрах появляется большое количество взрывных волн, которые являются источником возникновения колебательных процессов в цилиндрах, вызывающих вибрации двигателя.
Что касается звонкого металлического стука, называемого в народе «стуком пальцев», а в теории двигателей — детонацией, то он появляется именно в результате многократно повторяющихся ударов взрывных волн о стенки цилиндров.
Последствия детонации
Бытует мнение, что увеличение давления за счет роста скорости распространения фронта пламени должно положительно отразиться на повышении мощности двигателя. На самом же. деле все происходит наоборот. Взрывные волны «живут» очень мало — меньше 0,0001 с, и на столько же времени происходит повышение давления на поршень, поэтому повлиять на повышение мощности за столь короткий промежуток времени они просто не успевают. А вот чтобы принести огромный вред этого времени, к сожалению, достаточно.
Ударяясь с огромной скоростью о стенки цилиндров, взрывная волна разрушает масляную пленку, которая предохраняет детали цилиндро-поршневой группы от сухого трения и коррозионного износа под воздействием активных элементов продуктов сгорания. Давление фронта взрывной волны достигает величины более 70 кгс/см2, что может привести к механическим повреждениям деталей двигателя. При наличии ударных волн резко возрастает отдача тепла от сгоревших газов к стенкам цилиндров, что вызывает перегрев двигателя. А перегрев, в свою очередь, становится причиной разрушения некоторых деталей двигателя: прокладки между головкой и блоком, обгорания кромок поршней, свечей зажигания. В сумме все эти негативные влияния приводят к значительному уменьшению моторесурса двигателя.
Читайте также: Основные неисправности ручного тормоза
Кроме механических повреждений, детонация несет в себе и ухудшение эксплуатационных показателей работы двигателя, о которых мы уже упоминали, — снижается мощность двигателя, ) повышается расход топлива.
Факторы, влияющие на появление детонации
Появлению детонации способствуют много факторов, и все они имеют одну общую черту — уменьшают задержку самовоспламенения несгоревшей части горючей смеси, удаленной от свечи зажигания или, проще говоря, в камере сгорания создаются благоприятные условия для более быстрого протекания окислительных реакций горючей смеси. Итак, появлению детонации способствуют следующие факторы:
Во-первых — состав горючей смеси. Так, богатая смесь, имеющая соотношение воздух — топливо, равное 9,0, при попадании в камеру сгорания под действием высокого давления и температуры формирует в ее отдаленных уголках очаги возникновения окислительных реакций, которые являются (источниками самовоспламенения — детонационного сгорания топлива.
Во-вторых — угол опережения зажигания. Его увеличение приводит к сдвигу пика максимума давления в процессе сгорания горючей смеси ближе к верхней мертвой точке (ВМТ), из-за чего происходит увеличение давления в камере сгорания. А увеличение давления, как мы уже знаем, входит в число основных виновников «рождения» детонации.
В-третьих — октановое число топлива. Чем ниже октановое число топлива, тем больше вероятность детонационного сгорания горючей смеси. Объясняется это ростом химической активности топлива к окислению при снижении его октанового числа. Именно поэтому мы наиболее часто и слышим «стук пальцев» при использовании 76-го бензина в двигателях, которым рекомендуется бензин с октановым числом 92 и более.
В-четвертых степень сжатия. Для начала напомним: степень сжатия — это отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания. Увеличение степени сжатия приводит к повышению давления и температуры в камере сгорания и, естественно, к созданию благоприятных условий для детонационного сгорания топлива. По этой причине для всех двигателей с высокой, степенью сжатия должен использоваться высокоэтилированный бензин.
В-пятых — конструкционные недостатки. К ним можно отнести: а) более плохие условия охлаждения несгоревшей, удаленной от свечи зажигания части горючей смеси; б) замедленный процесс догорания смеси из-за неудачной конструкции камеры сгорания; в) плохой отвод тепла от центра поршня к стенкам цилиндра, например, из-за выпуклой конструкции днища поршня, где теплу требуется пройти больший путь, чем при плоской конструкции днища; г) большой диаметр цилиндров с одной стороны ухудшает отвод тепла, с другой — камера сгорания получает большее количество удаленных от свечи зажигания зон, чем увеличивается вероятность появления очагов детонационного сгорания горючей смеси.
Барьеры на пути детонации
Хорошо, что в противовес факторам, способствующим появлению детонации, существуют и факторы, препятствующие ее возникновению. Все они, как правило, ускоряют сгорание несгоревшей части горючей смеси во фронте пламени, идущей от искры зажигания, или же замедляют протекание окислительных реакций — источника самовоспламенения.
Это, во-первых, повышение числа оборотов двигателя. За счет этого уменьшается время на протекание окислительных реакций, соответственно уменьшается и вероятность самовоспламенения.
Во-вторых, турбулизация (вращение) потоков смеси в камере сгорания. Организация вращения потоков горючей смеси в камере сгорания ускоряет распространение фронта пламени от искры зажигания, чем предупреждается появление детонации.
В-треть их, уменьшение пути проходимого фронтом пламени. Это скорее конструкционное решение проблемы. На практике оно выражается в уменьшении диаметра цилиндров или же в установке двух свечей зажигания на один цилиндр.
В недалеком прошлом в борьбе с детонацией большой популярностью у некоторых наших автолюбителей-рационализаторов пользовались «капельницы» — устройства, подающие воду в цилиндры двигателя. Они действительно снижали вероятность появления детонации, однако из-за малой надежности конструкции, а главное из-за негативных свойств воды (коррозионная активность, высокая температура замерзания) не получили дальнейшего распространения.
Успешным примером борьбы с детонацией в отечественном автомобилестроении может стать форкамерно-факельное зажигание, используемое в двигателе автомобиля ГАЗ-3102 «Волга». Камера сгорания такого двигателя состоит из двух полостей — большой и малой. В малой полости происходит образование богатой горючей смеси, а в большой — бедной. В момент подачи искры в малую полость происходит воспламенение и сгорание богатой смеси, а образовавшийся фронт пламени, попадая через специальные отверстия в большую полость, воспламеняет бедную смесь. Этим и исключается появление детонации.
Читайте также: Какую смазку использовать для роликов грм
За рубежом борьба с детонацией идет еще более активно. Развитие электроники позволило создать микропроцессорные системы управления двигателем. Их интеллектуальные возможности позволяют с помощью специальных датчиков следить за происходящими внутри цилиндров процессами и влиять на их протекание путем изменения состава горючей смеси и угла опережения зажигания.
Самым последним и, пожалуй, эффективным достижением в борьбе с детонацией стало создание двигателя, способного работать на сверхобедненных смесях, имеющего в среднем по всему объему камеры сгорания значение соотношения воздух — топливо 40:1 у Mitsubishi или даже 50:1 у Toyota.
Калильное зажигание
Очень часто среди владельцев автомобилей возникают споры относительно того, чем отличается детонация от калильного зажигания. С детонацией, я думаю, мы уже разобрались, теперь познакомимся с калильным зажиганием, которое также хранит в себе массу опасностей для автомобильного двигателя. Напомним, что калильное зажигание — это воспламенение топлива (горючей смеси) в камере сгорания от нагретых деталей двигателя (головок выпускных клапанов, электродов свечей зажигания) или же от раскаленных частиц нагара. Воспламенение может происходить преждевременно, т.е. до подачи искры на свечу зажигания или после воспламенения основной части топлива.
Основным отличием калильного зажигания от детонации является скорость распространения фронта пламени. При воспламенении горючей смеси от накаленных поверхностей скорость распространения фронта пламени почти такая же, как и при воспламенении от искры свечи зажигания. Поэтому калильное зажигание не несет в себе той разрушительной силы, которая скрыта во взрывной волне при детонации. Тем не менее оно также таит неприятности. При преждевременном воспламенении смеси происходят резкие обратные удары на коленчатый вал, иногда вызывающие его поломку. Как и при детонации, при преждевременном воспламенении от накаленных деталей происходит увеличение отдачи тепла от отработавших газов к стенкам камеры сгорания из-за увеличения нахождения этих газов в камере сгорания. А это вызывает перегрев двигателя со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Определить на слух калильное зажигание трудно, так как оно выражается в глухих стуках и на фоне общего шума его почти не слышно. Легче всего его обнаружить при выключении зажигания. Если двигатель продолжает работать значит топливо воспламеняется от нагретых поверхностей деталей или частиц нагара, т.е. «работает» калильное зажигание. Для борьбы с этим недостатком, основным виновником которого является нагар, в настоящее время имеется множество средств (присадки к топливу, аэрозолей и т.д.). Самым же простым «дедовским» методом в борьбе с калильным зажиганием считается режим движения автомобиля в течение 5-10 мин., при котором он полностью загружен и движется с максимальной скоростью на прямой передаче. Этого времени ему вполне достаточно для выгорания скопившегося нагара в камере сгорания. Если же источником калильного зажигания являются раскаленные детали двигателя, ищите причину перегрева, не забыв при этом о детонации, как источники перегрева.
Это надо слышать.
А вообще, под стуком пальцев кроется не стук пальцев. Точно не помню, но что-то типа ударения поршней юбками о гильзы -)
Если нагар на третьем цилиндре, то это что? Прям на свече масло "сырое"? Тогда что-то может быть с колечками, учитывая стук. А тяга как?
Попробуй померить компрессию.
А заправлять лучше 92-м, потому что "в России есть два вида бензина: 80-й и 92-й", всё остальное – часто производное от этих двух.
Автор: Alex 23 сентября 2016 Категория: Диагностика неисправностей автомобиля
Многих автомобилистов тревожит вопрос, почему стучат пальцы в двигателе при разгоне машины? Стоит сказать, что постановка этого вопроса изначально неверна.
Читайте также: Как регулировать сцепление на гранте
Хотя само словосочетание «стучат пальцы» и является очень распространенным, и все же оно неправильное. Стучать поршневые пальцы не умеют, а на самом деле мы слышим звук ударной волны взорвавшегося топлива.
Сгорание топлива в исправном двигателе происходит последовательно. Начавшись около свечи зажигания, пламя постепенно занимает собой всю камеру сгорания.
Однако существует и другой тип горения, называемый детонационным. Во время этого явления, вся топливно-воздушная смесь в камере сгорания резко взрывается, при этом давление и температура в цилиндре двигателя в разы увеличивается. Такой взрыв называется детонацией. А стук от этого взрыва – это и есть ответ на вопрос, почему стучат пальцы в двигателе.
Существует также понятие вибрации двигателя, которое часто путают с детонацией. Если детонация связана с горением топлива, то вибрация – это процесс колебаний силового агрегата, вызванный неисправностью его установки.
Причины детонации двигателя
Октановое число топлива – это показатель, характеризующий коэффициент сопротивления топлива возгоранию при сжатии (иными словами, детонационная стойкость топлива). Соответственно, двигателю с высокой степенью сжатия должен отвечать бензин с высоким октановым числом. Все современные двигатели имеют высокую степень сжатия, и, если использовать в них низкооктановое топливо, вероятность детонации очень высока. Пусть высокооктановый бензин и стоит дороже низкооктанового, но экономить на нем не стоит.
Калильное зажигание – это самопроизвольное сгорание топлива в цилиндрах двигателя. Причинами такого явления может быть горящая сажа или высокая температура камеры сгорания. Также очень важно подбирать свечу зажигания с подходящим калильным числом (различают «холодные», «средние» и «теплые» свечи), чтобы перегретый изолятор центрального электрода свечи не вызвал возгорание.
Обеднение топливной смеси, увеличение в смеси количества воздуха по сравнению с бензином также может стать причиной детонации. Обедненная смесь при попадании в цилиндры двигателя вызовет детонацию с гораздо большей вероятностью, чем нормальная.
Детонация также может возникнуть от высокой нагрузки на двигатель. Почему "стучат пальцы" в двигателе при разгоне автомобиля – именно из-за перегруженности мотора. Если вообще попытаться, к примеру, стартовать сразу на третьей передаче, то с большой вероятностью можно будет услышать даже не глухой стук, а громкий лязг.
Чем опасна детонация
Детонация может повлечь за собой непоправимые последствия для машины: прогары, прожоги и повреждения клапанов, поломка поршневых колец – это неполный список возможных повреждений. Корпусные детали двигателя также могут потрескаться. Современные двигатели, работающие на высоких оборотах, могут из-за детонации за считанные секунды выйти из строя.
Методы борьбы с детонацией
В двигателе существует специальная система гашения детонации, включающая в себя особую часть программы управления двигателем, датчики и исполнительный блок. Датчик устроен таким образом, чтобы реагировать на детонацию. При ее возникновении на пьезокристаллической пластине датчика возникнет напряжение, зависящее от амплитуды и частоты колебаний звуковой волны взрыва. Блок управления принимает сигнал с датчика и, при обнаружении детонации, оптимизирует работу системы зажигания до ее прекращения. Однако эта система не всесильна. Если топливом является бензин с низкооктановым числом, она помочь не сможет.
Двигатель работает с детонацией: что делать?
Первое, что нужно сделать при характерных звуках из-под капота — попытаться уменьшить нагрузку на двигатель машины. Не стоит резко разгоняться и требовать от мотора его максимум — это его только износит и сократит ему срок службы.
Если вы используете топливо с низким октановым числом, то следует перейти на высокооктановые альтернативы. Нет смысла покупать дорогой бензин, обычный 95-й вполне подойдет. Проверьте на всякий случай высоковольтные провода и свечи зажигания: именно из-за них часто случается детонация.
Если ничего из вышеперечисленного не помогло, за помощью следует обратиться в автомобильный сервис.
Источник: