Детонация двигателя — причины и последствия —
Чтобы топливо начало гореть, этот процесс нужно как-то запустить. Происходит это в результате смеси топлива с воздухом необходимой пропорции и добавления искры от свечи зажигания. Лишь в случае придания смеси энергии, она может воспламениться. Но зачастую автовладельцы сталкиваются с неконтролируемым возгоранием.
Детонация — это эффект самопроизвольного возгорания в цилиндрах мотора воздушно-топливной смеси. Взрывной процесс несет за собой кучу последствий, в том числе и разрушительные действия на всевозможные узлы и детали. Такая мощная волна наблюдается, как правило, при избыточном давлении и критически высокой температуре залитого топлива.
При стабильной работе двигателя скорость распространения пламени будет колебаться в районе 25 м/с (погрешность: ±5). Запуск процесса детонации приводит к увеличению этой скорости в 100 раз и более. В итоге будет слышен металлический звук, происходящий из-за столкновения с поверхностью цилиндра взрывных волн.
При этом мощность движка сильно проседает, а расход топлива существенно увеличивается.
Процесс детонации и дальнейшие последствия
Из-за того что водитель давит на педаль акселератора (во время разгона авто), смесь из воздуха и топлива испытывает дискомфорт на фоне нереально высокого давления и температуры. Это происходит из-за попадания той же смеси в цилиндры, после чего давление резко возрастает от сместившегося поршня и загоревшегося топлива. Дополнительное давление образует пламя, которое проходит по камере сгорания.
Неконтролируемая сила цепной реакции приводит к возрастанию оборотов двигателя до его максимальных пределов, в следствии чего двигатель авто раскручивается сам по себе и идет вразнос.
Ниже представлен список основных поломок, случившихся в последствии детонации:
- поврежденные цилиндры: разрыв прокладки, стенок;
- сорванные кромки поршней;
- неработающие датчики дроссельной заслонки.
Нормально работающий двигатель не позволит случиться подобному, так как в обычном состоянии наблюдается равномерное сгорания топлива, и энергия, которая выработалась в следствии этого процесса, передается на поршни.
Детонация с холодным мотором: причина
Если вы наблюдаете детонацию сразу после запуска мотора, то это говорит о поступлении в цилиндры обедненной смеси воздуха и топлива, это объясняется лишь засоренностью форсунок (распылителей). Появление такой засоренности способствует некорректной подаче топлива, а именно величине необходимого объема. Выявление причины этой неисправности возможно после тщательного осмотра фильтров форсунок и фильтров грубой очистки. После прогрева холодного двигателя он восстановит свои прежние функции и перестанет детонировать.
Детонация прогретого мотора: причина
Причиной детонации мотора после прогрева смело можно считать:
- неисправные форсунки и их засоренность;
- некачественное топливо с несоответствием октанового числа;
- вышедшие из строя датчики заслонки.
Заменив на новый или восстановив работоспособность старого датчика, двигатель сможет работать в прежнем темпе, и даже на усиленных режимах.
Проверить на наличие детонации двигателя можно лишь с прогретым мотором, когда есть определенная нагрузка и включена одна из передач.
Некачественное топливо с низким значением октанового числа считается главной проблемой, приводящей к скорой детонации. Эксплуатация автомобиля с таким топливом лишь повышает шансы на возникновение взрывов, происходящих после перегрева камеры сгорания (повышенная температура внутри). Помните, чем выше это число, тем меньше шансом на самопроизвольное воспламенение.
Признаки детонации и способы ее устранения
Взрывы, сопровождающиеся неприятным звучанием, наносят серьезный ущерб большинству деталей двигателя, в результате чего изменению подвергается даже цвет и состав выхлопов. Помимо подобных шумовых эффектов наблюдается:
- низкая температура отработанных выхлопов;
- выход необычного (темного) дыма из выхлопной трубы;
- плохая управляемость или невозможность работы двигателя;
- перегрев элементов мотора;
- регулярная, но кратковременная потеря мощности.
Чтобы заблаговременно выявить данный эффект (детонацию), нужно тщательно наблюдать за работой двигателя и прислушиваться к появлению посторонних звуков. Источники звучания нужно как можно скорее выявить и устранить имеющуюся проблему. Если заметили что-то странное или выявили явные признаки детонации, немедленно обратитесь к специалистам.
К чему приводит детонация двигателя | 🚘Авто Новости Онлайн
Содержание
- Описание детонации и ее последствий
- Причины возникновения детонации при включении мотора на холодную
- Корректировка работы двигателя при помощи электронного управления
- Детонация мотора после прогрева
- Влияние качества топлива и свечей зажигания
- Устранение детонации мотора
- Признаки появления детонации движка
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:
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:
Многих автовладельцев интересует, как устранить детонацию двигателя своими руками. Для того чтобы избавиться от взрывного горения горючих смесей, умельцы часто используют следующие приемы:
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.
Холодный взрыв
Вулканы на Земле связаны с извержениями огненной породы, пепла и газов. Однако во Вселенной существует другой тип вулканов — ледяные вулканы.
Доктор Розали Лопес, старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) в Пасадене, Калифорния, говорит, что на Энцеладе, спутнике Сатурна, обнаружены криовулканы, или ледяные вулканы. Лопес и другие ученые предполагают, что криовулканы также существуют на Тритоне, спутнике Нептуна, и Титане, другом спутнике Сатурна.
Лопес изучал вулканы на Земле, извергающие горячую расплавленную породу, известную как лава. Криовулканы извергаются из разных материалов. «Эти спутники покрыты ледяной коркой, — говорит она. «А под ледяной коркой есть слой воды или, может быть, воды с чем-то еще вроде аммиака, и если эта жидкость может выйти на поверхность, то это то, что мы называем криовулканизмом. Это просто означает холодный вулканизм.
Хотя материал, извергающийся из криовулкана, отличается от материала из земного вулкана, действие, вызывающее извержение, сопоставимо, говорит она.
«Мы называем это вулканизмом, потому что это процесс, который выносит материал из внутренней части спутника на поверхность», — говорит Лопес.
«Так что это похоже на вулканизм, который мы наблюдаем на других планетах, но сам материал совершенно другой. Это водная смесь, а не расплавленная порода».
По словам Лопеса, для криовулканизма необходимы два ингредиента: «Вам нужно тепло внутри и жидкость под поверхностью, которая может стать плавучей».
Лопес говорит, что лучшие примеры криовулканизма находятся на спутнике Сатурна Энцеладе. Когда НАСА 9Космический аппарат 0015 Cassini пролетел мимо Энцелада в 2005 году. Он сделал снимки не менее 20 ледяных шлейфов, извергающих в космос смесь частиц льда, водяного пара и других материалов.
Доктор Рэнди Кирк, геофизик из Научного центра астрогеологии Геологической службы США во Флагстаффе, штат Аризона, сравнивает ледяные шлейфы с явлением, происходящим здесь, на Земле. «Это похоже на гейзер, который достигает космической скорости и выбрасывает пар в космос», — говорит он.
Кирк и Лопес отмечают, что на Тритоне, крупнейшем из 13 спутников Нептуна, имеются свидетельства прошлого криовулканизма.
НАСА 9Космический аппарат 0015 Voyager 2 помог ученым обнаружить, что поверхность Тритона состоит из гладких равнин, холмов и каменных ям. Многие ученые предполагают, что ландшафт был частично создан ледяными потоками криовулкана.
Титан
Недавно Лопес и Кирк обратили свое внимание на Титан, крупнейший из 62 известных спутников, вращающихся вокруг Сатурна. После того, как Кирк построил трехмерную модель области на Титане, известной как Факула Сотра, Лопес начал думать, что на Луне могут быть криовулканы.
«Стало очевидным, что объект [Факула Сотры] выглядит вулканическим, — говорит Лопес. «Там была высокая гора и кратер рядом с ней, похожий на яму. Потоки были. Наша лучшая интерпретация состоит в том, что это криовулканический регион».
Существование криовулканизма на Титане до сих пор обсуждается в научном сообществе. Лопес признает, что ученым еще предстоит увидеть доказательства значительного нагревания — необходимой части криовулканизма — на Луне.
«Больше всего меня бы взволновало, если бы мы действительно увидели тепловой сигнал, указывающий на активный криовулканизм или какое-то другое изменение поверхности, которое действительно могло бы подтвердить идею о том, что вулканизм на Титане все еще имеет место», — говорит она.
Если бы на Титане происходил криовулканизм, это сделало бы Луну более интересным местом для ученых. «Вопрос в том, мертв Титан или жив, — говорит Лопес. «Это мир, который все еще меняется по сравнению с его внутренней частью, или он перестал что-либо делать давным-давно, и теперь его поверхность просто находится там, изменяясь в результате того, что мы называем экзогенными процессами, которые являются внешними процессами, такими как эрозия и образование кратеров от ударов. ».
Кирк говорит, что если недра Титана состоят из метана, криовулканизм может помочь объяснить, почему газ так присутствует в атмосфере Луны.
«Это была бы часть головоломки, которая помогла бы объяснить, почему мы видим на Титане атмосферу, богатую метаном», — говорит он.
Подтвержденное существование криовулканизма на Титане может привести к еще большему открытию.
«Если в прошлом там был вулканизм или все еще есть какая-то активность, вы открываете возможность для очень интересной химии, если у вас есть тепло и вода», — говорит Лопес. «Тогда есть возможность жизни».
Краткий факт
Ледяное извержение
Материал, извергнутый криовулканом на Энцеладе, спутнике Сатурна, имел температуру от -3 C до -116 C (от 27 F до -177 F, или от 270 до 157 Кельвинов).
Краткий факт
Мировой рекордсмен
С 1996 по 2001 год доктор Розали Лопес работала в миссии НАСА «Галилео», анализируя данные о спутнике Юпитера Ио. Я на самом деле был очень взволнован, чтобы обнаружить. . . По ее словам, на Ио находится 71 вулкан, о которых ранее ничего не было известно. Я попал в Книгу рекордов Гиннесса в 2006 году за открытие самого большого количества вулканов в мире.
Изображения
National Geographic Daily News: Луна Сатурна имеет ледяной вулкан — и, возможно, жизнь?
Веб-сайт
НАСА: Лаборатория реактивного движенияUSGS: Научный центр астрогеологииНАСА: Исследование Солнечной системы — ЭнцеладНАСА: Исследование Солнечной системы — Титан
В чем разница между детонацией и предварительным зажиганием?
Хорошо, я продолжаю читать о разнице между детонацией и преждевременным зажиганием, но кажется, что когда я спрашиваю кого-нибудь об этом, они соглашаются, но не знают разницы.
J.M.
Типичный ответ, который я получаю: «Это действительно сложно». Итак, это действительно так? Джефф Смит: Это действительно не так уж сложно объяснить. Детонация обычно является результатом любого количества комбинаций факторов. Во-первых, давайте рассмотрим, что происходит, когда происходит детонация, а затем мы сможем понять, почему это происходит, а затем разберем разницу между детонацией и преждевременным зажиганием.
Они совершенно разные, но конечным результатом может быть испорченный двигатель.
Это неправильное представление о детонации не новое явление. Откровенно говоря, двигатель внутреннего сгорания — очень сложный механизм, и когда мы начинаем его модифицировать, важно немного знать о том, как он работает. Я помню, как купил свою первую машину 66-го года выпуска 389 года выпуска.GTO, и он время от времени детонировал или грохотал. Я спросил старшего друга, который, как я думал, разбирается в двигателях, и он сказал: «О, не беспокойтесь об этом».
Начнем с процесса горения. В школе вас, возможно, учили, что когда загорается свеча зажигания , происходит большой взрыв, и все давление от этого взрыва толкает поршень вниз. Хотя давление в цилиндрах, создаваемое расширением топливно-воздушной смеси, действительно есть, но «взрыв» действительно больше похож на огонь, горящий на пастбище из высохшей травы. Измеряемый в миллисекундах, процесс сгорания начинается в одной области или углу камеры сгорания и распространяется наружу от свечи зажигания. Поскольку процесс сгорания продолжается, цилиндр становится более горячим по мере увеличения давления. Ближе к концу горения есть области, где несгоревшее топливо теперь перегрето вместе с оставшимся кислородом. Если октановое число топлива достаточно низкое, эти отходящие газы будут иметь тенденцию к самовоспламенению, создавая скачок давления в цилиндре. Этот экстремальный скачок давления заставляет поршень дребезжать в своем отверстии, смещая кольца и обычно передавая сильные ударные нагрузки на поршень.
Это крупный план пары свечей зажигания, указывающих на неисправность цилиндра. Вы можете ясно видеть эти черные точки на центральных электродах, но, возможно, более тревожным является тот факт, что заземляющие электроды расплавились. Исправлением для этого двигателя было меньшее время (что снижает нагрев в камере), не выступающая носовая свеча зажигания и топливо с более высоким октановым числом.
Этого изображения должно быть достаточно, чтобы убедить вас в том, что слышимая (есть также случаи неслышимой или следовой детонации, которую вы не услышите) детонация — это плохо. Как правило, кованые поршни могут выдерживать короткие периоды детонации, как и некоторые литые поршни. Но литые поршни гораздо более хрупкие и в зависимости от силы детонации могут привести к повреждению. Это еще хуже с двигателями с наддувом, турбонаддувом или закисью азота, потому что давление в цилиндрах настолько выше, что ударные нагрузки намного выше по сравнению с двигателем без наддува.
Преждевременное зажигание — это совсем другое стечение обстоятельств. Возможно, вы сможете выяснить причину этого по его этикетке. Как мы все знаем, процесс горения не начинается до тех пор, пока искра не проскакивает через межэлектродный промежуток. Но при предварительном зажигании что-то раскаленное в камере сгорания действует как свеча зажигания и воспламеняет смесь. Вот когда начинают происходить плохие вещи. Часто это преждевременное зажигание происходит, когда поршень находится глубоко в отверстии и, возможно, сразу после закрытия впускного клапана. Поднимающийся поршень сжимает смесь, но поскольку сгорание уже началось, через несколько миллисекунд давление в цилиндре достигает астрономического уровня, а поршень еще не достиг верхней мертвой точки (ВМТ). Конечным результатом является катастрофический отказ поршня и/или стенки цилиндра. Двигатель немедленно ломается без предупреждения или указания на то, что что-то пошло не так.
Это поршень одного из моих двигателей, в котором произошло преждевременное зажигание.
Обратите внимание, что упорная сторона поршня отсутствует. Это не вина поршня. Это то, что происходит, когда чрезмерное давление от предварительного зажигания ударяет поршень. Одна из причин, по которой он сломался, заключалась в том, что это заэвтектический поршень, который более хрупок, чем поковка.
Раньше преждевременное зажигание было относительно редким явлением, но я думаю, что за последние несколько лет оно стало гораздо более распространенным, поскольку уровни мощности двигателя неуклонно растут. По моему опыту, большая часть причин преждевременного зажигания довольно проста — неправильный выбор свечи зажигания. Я испытал это на собственном опыте с малоблочным Chevy с наддувом, который я тестировал. Это 
К сожалению, когда двигатель начал выдавать действительно хорошую мощность, это означало, что в камере было больше тепла. Это дополнительное тепло также ушло на заземление. Поскольку ремешок длиннее, требуется больше времени для передачи тепла в оболочку корпуса свечи зажигания. При полной мощности динамометрического стенда после нескольких предыдущих прогонов, довольно близких друг к другу, двигатель внезапно потерял мощность. Мы заглушили двигатель и обнаружили, что заземляющий электрод свечи зажигания расплавился на нескольких свечах зажигания. Этого было недостаточно, чтобы вызвать резкую потерю мощности, но цилиндр также сильно упал при сжатии при проворачивании коленчатого вала. Коротко говоря, когда мы разобрали двигатель, мы обнаружили, что поршень буквально сломался, а в стенке цилиндра образовалась трещина. Вот что делает все избыточное давление. Честно говоря, должно было быть намного хуже.
Исправление для этого двигателя заключалось в том, чтобы использовать не только свечу с холодным нагревом, но и использовать свечу зажигания с самым коротким центральным электродом, чтобы сделать заземляющий провод как можно короче.
Это сокращает тепловой путь и должно предотвратить любые проблемы. Около года назад компания Autolite
Надеюсь, это объяснение проясняет настоящую разницу между детонацией и преждевременным зажиганием.
Чтобы подвести итог, я проводил много времени с покойным Джоном Лингенфельтером в его магазине в Декейтере, штат Индиана. Парни в магазине слушали рок-радиостанцию из Саут-Бенда под названием «Медведь». Слоган станции раньше был «103.9 — Detonation Rock!» Я всегда считал ироничным стоять рядом с одним из двигателей Джона на динамометрическом стенде и слушать Detonation Rock, когда грохот двигателя был девятым.