Детонация двигателя — причины и последствия

Что такое детонация

Детонация

нарушение процесса сжигания топливной смеси в камере сгорания, когда горение происходит не плавно, а взрывообразно. При нарушении процесса резко возрастает давление, возникает ударная волна, подскакивает температура и появляются новые очаги самовоспламенения смеси

В нормальных условиях смесь начинает воспламеняться, когда поршень немного не доходит до верхней мертвой точки, угол опережения зажигания составляет обычно 2-3 градуса. Завершается вспышка после того, как поршень минует ВМТ. В случае детонации смесь воспламеняется еще в середине такта сжатия. Поршень испытывает сильное противодействие, в итоге пропадает мощность двигателя и значительно повышается расход.

Детонацию можно разделить на допустимую и недопустимую. Допустимая, возникает на низких оборотах и продолжается недолго. Чаще всего подобное происходит в двигателях небольшого объема с относительно большой мощностью и крутящим моментом. Недопустимая, возникает в форсированных ДВС при повышенных нагрузках на высоких оборотах, спустя нескольких секунд работы в таких условиях, двигатель получит серьезные повреждения.

Как происходит

Исправный двигатель будет детонировать, если использовать для его работы топливо, характеристики которого не соответствуют подходящему октановому (бензин) или цетановому (дизель) числу. Если используется правильное октановое или цетановое число, значит, что‐то не так с работой системы газораспределения, с настройками системы зажигания, балансом воздуха и горючего в топливовоздушной смеси.

В правильном цикле работы ДВС – топливо в цилиндре равномерно распыляется на мельчайшие капли, перемешивается с воздухом, и сгорает постепенно, плавно передавая свою тепловую энергию донышку поршня, и дальше – кривошипу. Скорость распространения 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.

Чем опасна детонация

Двигатель, работающий с сильной детонацией под большой нагрузкой, выходит из строя за считаные мгновения. Повреждение вызывают механические напряжения и сильный перегрев деталей.

Детали которые подвержены повреждениям:

• Разрушается поршень — деталь, не имеющая непосредственного теплоотвода и изготовленная из сплава со сравнительно низкой температурой плавления;
• Разрушаются перегородки между поршневыми кольцами;
• Возможно растрескивание тарелок клапанов;
• Возможно прогорание прокладки головки блока цилиндров;
• Вибрация, в следствии детонации, может приводить к разрушению поршневых пальцев и шатунных вкладышей.

Последствия детонации

Особенно пагубно это сказывается на современных легких двигателях, изготовленных из алюминиевых сплавов. Однако, если ваш двигатель имеет чугунный блок — это не говорит о том, что мотору ему ничего не сулит.

Особо тяжелый случай для мотора, когда происходит проворачивание кривошипно-шатунного механизма, и коленчатый вал начинает вращаться в обратном направлении. Это приводит к разрушению узлов двигателя.

Причины возникновения

Причины, в силу которых возникает данное явление, можно разделить на три основные группы, однако мы рассмотрим все возможные ниже в статье.

• октановое число бензина;
• конструктивные особенности ДВС;
• условия эксплуатации автомобиля.

Октановое число

Одной из наиболее распространенных причин детонации двигателя является использование бензина с низким числом, которое не рекомендовано для данного типа ДВС. Сознательно покупаете бензин с октановым числом ниже рекомендуемого производителем мотора? Это станет причиной детонации двигателя рано или поздно.

Если автомобиль, силовой агрегат которого рассчитан на применение топлива с числом не ниже 95, заправить бензином марки АИ-92, то с высокой долей вероятности можно утверждать, что при высоких нагрузках топливо в цилиндрах будет детонировать.

Однако проблема может появиться и в случае, если марка соответствует рекомендациям производителя. Все дело в качестве бензина. Недобросовестные продавцы нередко самостоятельно повышают октановое число, путем добавления в горючее сжиженного пропана или метана. Эти газы очень быстро испаряются, после чего в баке остается низкооктановый бензин.

Вследствие детонации низкооктанового топлива, в камере сгорания усиленно образуется нагар, который, в свою очередь, может вызвать такое явление, как калильное зажигание. В этом случае двигатель продолжает работать даже после выключения зажигания. Причины его возникновения в том, что воспламеняется топливно-воздушная смесь не от искры, а от раскаленных электродов свечи или нагара.

Неправильно настроенное зажигание

Если неисправность появилась после предпринятых попыток отрегулировать угол зажигания в двигателе, то причина в неправильной настройке. Даже мастера могут ошибаться, тем более ошибка возможна при неквалифицированном вмешательстве.

То же самое можно сказать о манипуляциях с обеднением топливовоздушной смеси. Часто эта операция приводит к возникновению детонации двигателя ВАЗ, УАЗ или автомобилей других марок. Семь раз подумайте, прежде чем изменять заводские настройки.

Свечи зажигания

Если детонации двигателя вашего автомобиля началась после замены свечей, проверьте, действительно ли текущие соответствуют рекомендованным производителем параметрам. Если характеристики не подходят, не скупитесь, замените на соответствующим по параметрам.

Бензиновый мотор детонирует от перегрева головки блока цилиндров, особенно, если он «спровоцирован» изнутри. Самовоспламенение бензина может происходить, когда свечи в двигателе не соответствуют нужным температурным характеристикам. Более «горячие» свечи имеют длинную, экранирующую центральный электрод юбку, которая мешает ему быстро остывать.

Обедненная топливовоздушная смесь

Меньше горючего — больше воздуха, выше температура горения, выше склонность к самовоспламенению от сжатия. В погоне за экономичностью автомобилисты могут специально обеднять топливовоздушную смесь.

Это еще одна причина, почему возникает детонация двигателя. Из-за недостаточной концентрации паров горючего искра не может воспламенить смесь. При следующем цикле впрыска, наоборот, паров топлива становится больше нормы. Чрезмерно обогащенная, воспламеняется от сжатия раньше времени.

Почему еще может происходить обеднение:

• упала производительность бензонасоса;
• забился топливный фильтр;
• низкое давление в топливной магистрали;
• воздушные пробки в системе;
• отказ или неверные показания кислородного датчика.

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.

При такой неполадке наблюдается детонация двигателя при разгоне. Под нагрузкой мотор перегревается, внутреннее пространство камеры сгорания раскаляется до температуры, когда пары бензина самовоспламеняются.

Конструктивные особенности двигателей

Форма камеры сгорания, сильно отличающаяся от «идеальной» полусферической. В зависимости от расчетного режима работы ДВС, может влиять на легкость запуска, экономичность, шумность, уровень вибраций, тепловой режим работы. Конкретный признак – калильное зажигание, возникающее из-за плохой эвакуации продуктов горения. Скопившаяся сажа раскаляется, рано поджигая свежие порции в «углах» камеры, или провоцируя вибрации двигателя после выключения зажигания.

К конструктивным особенностям можно отнести:

• степень сжатия;
• форму камеры сгорания;
• форму днища поршня;
• наличие наддува;
• расположение свечей зажигания.

Условия эксплуатации

Не последнюю роль играют и условия, в которых эксплуатируется машина. Детонация может возникать при движении на повышенной передаче с низкой скоростью. Так, если попытаться въехать в гору на четвертой передаче со скоростью 30 км/ч, из-под капота незамедлительно раздастся характерный металлический стук.

Подвергают себя опасности автовладельцы, стремящиеся любыми способами уменьшить аппетит машины. С этой целью электронный блок управления «перепрошивается» для приготовления более бедной смеси, чем нужно. В результате ухудшается динамика авто, а при повышенных нагрузках возникает детонация.

Методы профилактики

• Использование топлива с параметрами, рекомендованными автопроизводителем. В частности, это касается октанового числа (нельзя занижать его). Необходимо заправляться на проверенных заправках и не заливать в бак всякий суррогат.
• Выполнить раскоксовку, почистить двигатель, то есть, сделать объем камеры сгорания нормальным, без нагара и грязи.
• Выполнить ревизию системы охлаждения двигателя. В частности, проверить состояние радиатора, патрубков, воздушного фильтра.
• Дизелей нужно правильно выставить угол опережения впрыска.
• Не перепрошивать ЭБУ с целью экономии топлива;
• Правильно эксплуатировать машину, не ездить на высоких передачах с малой скоростью.

Таблица определения неисправности

Как самому сделать диагностику

В большинстве случаев, проблему можно обнаружить имея при себе персональный диагностический сканер. На сегодняшний день данные приборы способны не только указать на местоположение проблемы, но и подробно описать, что произошло. Среди имеющихся на данный момент автосканеров можем порекомендовать Scan Tool Pro Black Edition.