Детонация топлива: откуда она берется и чем грозит — журнал За рулем

Детонационная стойкость бензина — что это такое и что значит

Понятие о детонации
Как определить детонационную стойкость?
Особенности и последствия детонации
Свойства бензинов, обуславливающие возникновение детонации
Способы предотвращения детонации

Понятие о детонации

Показатель стойкости бензина к самопроизвольному воспламенению при сжатии — один из самых важных параметров его качества. Для оценки этого состояния используется понятие октановое число. Чем оно выше, тем больше показатели устойчивости перед детонацией. Особо требовательны к октановому числу двигатели с высокой степенью сжатия. Это касается и форсированных моторов нового поколения.

Детонация — взрывное воспламенение топливовоздушной смеси в цилиндрах силового агрегата. Топливо горит с большой скоростью (до 2000 м/с), процесс охватывает весь объем горючей смеси. В обычных условиях горение происходит последовательно от искры со средней скоростью 30 м/с. Впоследствии двигатель страдает от ударной волны, которая и наносит вред. Владельцы автомобиля отмечают этот звук как сильный стук или металлический звон. Это вибрации в цилиндре, которые не могут остаться незамеченными.

Одна из частых причин детонации — маленький показатель октанового числа. Нужно отметить, что параметр используется только для бензинов. Для остальных видов топливной смеси применяются другие способы оценки качества. Если в бак заливать АИ-92 вместо АИ-95 или АИ-98 — детонации не избежать.

Детонационная стойкость горючего определяет его сорт и возможность применения в моторах с различной конструкцией. На сегодняшний день большинство водителей ориентируются на октановое число при покупке топлива. Если оно достаточно высокое, двигатель не будет детонировать. В результате возможно увеличение срока его эксплуатации.

Почему так важно правильно выбрать бензин? Конструктивные особенности двигателей автомобилей различных марок отличаются. По этой причине топливо сгорает в разных условиях. Производители это предусматривают и рекомендуют использовать топливную смесь с определенными параметрами. Несоблюдение рекомендаций может привести, в том числе к детонации.

Подходящий параметр октанового числа обеспечивает оптимальное сгорание топлива при любых режимах вождения. Сорта бензинов отличаются по стоимости. Но экономия на дешевом бензине несущественная, если учитывать последствия в виде поломок и затраты на ремонт.

Как определить детонационную стойкость?

Октановое число — базовый показатель оценки качества топливной смеси. Параметр определяют путем измерения содержания изооктана и нормального гептана. Эти два компонента выбрали в качестве эталона определения детонационной стойкости.

Ранее показатель исследовался на базе различных составов: толуол, спирт, бензол с бензином. Но результаты испытаний не были достаточно точными, поэтому появилась необходимость создания эталонного топлива. Смесь изооктана и гептана оказалась лучшим решением по многим причинам:

• ✔️ условия сгорания почти такие же, как у товарных бензинов;
• ✔️ состав постоянный;
• ✔️ возможность длительного хранения;
• ✔️ контроль качества.

Так удалось получить топливо с подходящими детонационными показателями. Понятие октанового числа указывает на содержание изооктана в топливной смеси. Показатель вычисляют двумя методами:

• ✔️ Исследовательский — проводят с помощью испытательного стенда в виде одноцилиндрового двигателя с карбюратором. Мотор работает на топливе испытательного образца, а детонацию регистрируют датчиками. Топливную смесь не подогревают, выдерживают частоту вращения до 600 оборотов в минуту. Далее подбирают эталонную смесь на базе состава, который участвовал в исследовании. Процент изооктана в полученном топливе определяет его детонационную стойкость. Например, если 92% изооктана, то октановое число — 92. Метод позволяет определить поведение двигателя при соблюдении постоянного режима работы мотора. Например, как в случае езды на трассе, когда в основном выдерживают единую скорость.
• ✔️ Моторный — подразумевает имитацию жестких условий эксплуатации двигателя. Помимо нагрева смеси, также увеличивают количество оборотов до 900. Способ особо эффективен для определения поведения мотора при движении с переменной скоростью, как в городском цикле.

Процесс испытаний регламентируют ГОСТ 8226-82 и 511-82. Разница вычисляемого октанового показателя между методами составляет около 5–10 единиц. Она возникает из-за различий между условиями испытаний. Несмотря на это, способы рабочие для определения детонационной стойкости топлива.

Почему устойчивость к детонации определяется двумя методами? Оба способа достаточно эффективные, чтобы использовать их по отдельности. Но разнообразие силовых агрегатов слишком большое, как и условия эксплуатации. Поэтому сочетание методов позволяет получать более точные результаты.

Во времена СССР для определения октанового числа некоторых бензинов использовали только моторный метод. Речь об А-76 и А-72. Для других, наоборот, применяли только исследовательский способ, отсюда и буква «И» в маркировке. Например, АИ-92, АИ-95, АИ-98.

Современные высокофорсированные двигатели характеризуются высокой степенью сжатия. Чтобы они нормально функционировали и не детонировали, используют бензин с высоким октановым числом. Его повышают различными присадками, известными как антидетонаторы и октан-корректоры. Добавки улучшают процесс сгорания топлива. Так что на сегодняшний день можно купить даже бензин АИ-100.

Показатели октанового числа не панацея от любых проблем с двигателем. В некоторых случаях они принесут больше вреда, чем пользы. Если конструктивные особенности автомобиля не подразумевают работу на высокооктановом бензине, топливо не успевает сгорать. В таком случае оно продолжает гореть через открытые выпускные клапаны. Последствия подобных явлений — разрушение силового агрегата (в частности, прогорание выпускных седел) и увеличение расхода.

При выборе топлива учитывайте состав фракций. Высокая стабильность к детонации свойственна ароматики. Низкий октановый показатель свойствен парафинам.

Особенности и последствия детонации

Горение топлива в камере сгорания может проходить в нормальном режиме или с определенными нарушениями. Воспламенение взрывного характера посередине такта сжатия называется детонацией. Из-за низкого октанового числа повышается расход топлива, а силовой агрегат теряет в мощности. Двигатель может детонировать по различным причинам, но самая распространенная из них — это топливо с неподходящим октановым числом.

Температура в цилиндрах выше, чем на открытом воздухе, поэтому давление способно нарастать со скоростью звука. В таком случае образуется ударная волна большой силы, которая приводит к появлению нехарактерных стучащих звуков. Стук образуется в момент столкновения резкой волны давления со стенками камеры сгорания. Водитель ни за что не пропустит детонацию, но не всегда придает ей должное значение.

Детонация крайне вредна для любого двигателя. Но она может быть допустимой и недопустимой. Если мотор детонирует на малых оборотах и недолгое время, детонация может пройти незаметно. Подобное происходит обычно в маломощных силовых агрегатах небольшого объема. 

Недопустимая детонация характерна для форсированных двигателей в момент нагрузки на высоких оборотах. Такие ситуации могут оказаться губительными для деталей. Достаточно и несколько секунд работы, чтобы нарушить работу узла или и вывести его из строя.

В некоторых случаях двигатель продолжает работу даже после выключения зажигания. При этом мотор то понижает обороты, то повышает их. Явление сопровождается металлическим звуком и напоминает детонацию. Что это и стоит ли переживать? Бензин воспламеняется при глушении мотора из-за сильного сжатия, как и в случае дизельных двигателей. Феномен известен как дизелинг и не сопровождается детонацией.

Свойства бензинов, обуславливающие возникновение детонации

Бензин характеризуется фракционным составом, испаряемостью, давлением насыщенных паров, а также содержанием различных соединений. Фракции влияют на испаряемость топлива, процесс горения и экономичность силового агрегата.

Высокое давление паров повышает испаряемость топлива. Бензины для лета характеризуются низким давлением паров. Обеспечение необходимого уровня давления достигается за счет добавления бутана. Улучшение пусковых свойств товарного топлива осуществляют добавлением алкилата, изомеризата и других легких компонентов.

Бензин должен содержать только ограниченное количество серы, ароматики и бензола. Сера вызывает сильную коррозию, поэтому ее уровень в топливе постоянно контролируют. Ароматические соединения используют для улучшения показателей октанового числа. Но, несмотря на повышение сортности смеси ароматикой, превышать допустимый уровень нельзя даже для улучшения детонационной стойкости.

При перевозке и хранении топливной смеси может произойти полимеризация и окисление. Вследствие этих процессов повышается склонность к образованию нагара на деталях. Окисление снижает октановое число. Алкены, прямогонный бензин, изомеризаты и алкилаты отличаются высокой стабильностью и не окисляются.

Способы предотвращения детонации

Главное условие, которое нужно соблюдать для предотвращения детонирования это использование топлива с адекватным октановым числом. Ориентируйтесь на рекомендации производителя авто, когда выбираете, каким бензином заправиться. Заезжайте только на АЗС, которым вы можете доверять. На некоторых недобросовестных заправках бензин разбавляют водой, а после улучшают его показатели вредными добавками.

Методы профилактики детонации тесно связаны с причинами этого неприятного для двигателя явления:

• ✔️ Низкое качество бензинов. Это самая частая причина и самая простая в устранении. Производитель рассчитывает степень сжатия для топливной смеси с определенными характеристиками. Отклонение от нормы приведет к детонации на холостом ходу или при разгоне. Решением станет заправка качественным бензином. 
• ✔️ Зажигание выставлено неправильно. В некоторых случаях, когда автолюбители стремятся изменить угол зажигания, это приводит к нарушениям в работе двигателя. Чтобы исключить детонацию по этой причине, нужно доверять манипуляции с авто только проверенным автосервисам. 
• ✔️ Свечи зажигания не подходят или неисправны. Чтобы предотвратить такую проблему, нужно следовать рекомендациям производителя при замене свечей.
• ✔️ Нагар на стенках цилиндров. В таком случае детонация происходит в течение 20 секунд при выключенном зажигании. Профилактикой нагара может стать добавление специального средства для очистки топливной системы в самом бензине или периодический запуск силового агрегата на максимальных оборотах для самостоятельной очистки.   
• ✔️ Перегрев мотора. Двигатель может детонировать, когда перегревается. Как это исправить? Проверьте уровень антифриза и долейте при необходимости, оцените рабочие параметры термостата и вентилятора. Если не помогло, возможно, нужна промывка радиатора.

Но чаще всего причиной детонации двигателя становится низкое октановое число топливной смеси. Учитывая последствия плохого качества бензина, топливо нужно выбирать с особой осторожностью. Механическое повреждение деталей и перегрев изнашивают двигатель за очень короткий срок. Обычно страдают перегородки между поршневыми кольцами, сам поршень, клапаны, прокладки головки блоков цилиндров. В некоторых случаях детонация может негативно повлиять на шатунные вкладыши, поршневые пальцы и свечи зажигания.

Составьте для себя рейтинг надежных заправок, которые находятся ближе к вашим привычным маршрутам. Можете воспользоваться рекомендациями на нашем сайте. Оценить детонационную стойкость автомобильных бензинов на глаз сложно, поэтому лучше довериться профессиональным рекомендациям. Помните, что иногда лучше сделать круг и поехать на проверенную АЗС, чем заправляться по пути в сомнительных местах. Удачи на дорогах!

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 дефекты конструкции, например камера сгорания имеет неправильную форму, либо цилиндр слишком большой.

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. Добиться такого эффекта можно с помощью увеличения оборотов коленчатого вала, это поможет сократить время на процесс окисления несгоревших участков топливной смеси. Соответственно вероятность самовозгорания уменьшится.

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 избавится от детонации в двигателе, что положительно отразится на моторесурсе. Наш автосервис в Твери предлагает услуги по диагностике и ремонту двигателя Вашего автомобиля.

Что такое детонация двигателя? — Блог AMSOIL

Термины «преждевременное зажигание» и «детонация двигателя» часто взаимозаменяемы для описания явления, вызывающего детонацию двигателя. В то время как преждевременное зажигание относится к раннему воспламенению топливно-воздушной смеси до срабатывания свечи зажигания, что такое детонация двигателя? Другое ненормальное сгорание, детонация двигателя , относится к самопроизвольному сгоранию оставшейся топливно-воздушной смеси в камере после того, как свеча зажигания инициирует нормальное сгорание .

В правильно работающем двигателе искровое зажигание обычно происходит за несколько градусов до достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ). Этот тщательный расчет времени гарантирует, что направленная вниз сила взрыва топливно-воздушной смеси работает в тандеме с направленным вниз импульсом поршня, что приводит к оптимальной эффективности и мощности.

Однако детонация двигателя может быть вызвана избыточным теплом и давлением, что приводит к детонации двигателя. Компьютеры в современных автомобилях могут обнаруживать детонацию двигателя и компенсировать ее, регулируя синхронизацию двигателя. Хотя это спасает ваш двигатель от самоуничтожения, производительность и экономия топлива могут пострадать.

Причины детонации двигателя

Хотя детонацию и детонацию двигателя может вызвать множество факторов, вот три наиболее распространенных.

1) Углеродные отложения

Углеродные отложения в камере сгорания могут нанести ущерб, если они нагреваются до такой степени, что воспламеняют остаточное топливо в результате сгорания, или если они засоряют форсунки и влияют на форму распыла, что приводит к чрезмерному остаточному топливу.

В то время как весь бензин, продаваемый в США, должен быть составлен с минимальной концентрацией присадок (LAC) моющих присадок, для прохождения испытаний требуется очень низкий уровень присадок. Низкий уровень моющих присадок в современном бензине позволяет накапливать отложения на критических компонентах топливной системы.

Очистка отложений топливными присадками AMSOIL

AMSOIL P.i.®

AMSOIL P.i. Performance Improver — это эффективный комплексный очиститель топливной системы с одним баком. Более мощный, чем другие топливные присадки на рынке, P.i. эффективно очищает все, с чем соприкасается топливо, включая как портовые, так и прямые топливные форсунки, впускные клапаны и камеры сгорания, всего в одном единственном баке с бензином.

Купить AMSOIL P.i.®

Смазка для верхних цилиндров AMSOIL

Смазка для верхних цилиндров AMSOIL содержит моющие присадки, предназначенные для поддержания чистоты форсунок. В то время как AMSOIL P. i. Смазка для верхних цилиндров предназначена для разрушения и удаления стойких отложений в форсунках, которые могут снизить мощность и экономию топлива. Смазка для верхних цилиндров помогает сохранить чистоту форсунок и камеры сгорания. Использование его с каждым топливным баком помогает сохранить экономию топлива и прирост производительности, а также максимально увеличить срок службы компонентов.

Купить Смазка для верхней части цилиндра

2) Охлаждающая жидкость/система охлаждения

Перегрев двигателя с большей вероятностью приведет к детонации двигателя. Проверьте уровень охлаждающей жидкости. Если мало, долейте. Если это не сработает, проверьте систему охлаждения, чтобы убедиться, что все в порядке. Следите за неисправным водяным насосом, отсутствующим кожухом вентилятора, слишком горячим термостатом или пробуксовкой муфты вентилятора.

Обеспечьте превосходную защиту системы охлаждения с охлаждающими жидкостями AMSOIL

Антифриз и охлаждающая жидкость AMSOIL для легковых автомобилей и легких грузовиков, а также антифриз и охлаждающая жидкость на основе пропиленгликоля обеспечивают превосходную теплопередачу и превосходную защиту от коррозии, замерзания и выкипания. Они обеспечивают максимальную защиту при экстремальных температурах и условиях эксплуатации.

Магазин AMSOIL Engine Coolant

3) Неподходящие свечи зажигания

Свечи зажигания не только производят искру, но и отводят тепло из камеры сгорания в головку. Они предназначены для работы в определенном тепловом диапазоне, и использование свечей зажигания, отличных от рекомендаций OEM, может привести к детонации двигателя.

Убедитесь, что вы используете правильные свечи зажигания, чтобы избежать детонации.

Детонация | Лайкоминг

• База знаний

Что такое детонация?

Детонация – это внезапное сгорание или взрыв топливного заряда внутри цилиндра. При нормальном сгорании свечи зажигания воспламеняют топливный заряд, и топливо имеет постоянное и равномерное сгорание, поскольку поршень движется через рабочий ход, а химическая энергия эффективно преобразуется в механическую. Проще говоря, когда происходит детонация, топливный заряд быстро воспламеняется в результате неконтролируемого взрыва, вызывая ударную или ударную силу поршня, а не постоянный толчок. Легкая детонация может никак не проявляться в салоне самолета. Детонация от умеренной до сильной может быть замечена как неровность двигателя, вибрация или потеря мощности и, в конечном итоге, повреждение двигателя. Пилот всегда должен обращать внимание на неожиданно высокие температуры головки цилиндров (CHT) или температуры выхлопных газов (EGT), которые могут быть признаком детонации.

Что вызывает детонацию и как ее предотвратить?

Процесс сгорания внутри поршневого двигателя довольно динамичен, и многие факторы могут способствовать детонации. В этой статье будут затронуты некоторые из наиболее распространенных причин, а не краткий список.

Во-первых, предположим, что самолет и двигатель заправлены правильно и что октановое число топлива соответствует или превышает октановое число двигателя.

Инструкция по обслуживанию Lycoming 1070 содержит исчерпывающий список видов топлива, одобренных для наших двигателей, а также другую важную информацию.

С учетом того, что топливо является правильным выбором для двигателя, для пилота причиной детонации номер один является чрезмерная тяга на больших оборотах. Пилот должен всегда придерживаться указаний утвержденного руководства по эксплуатации для правильных настроек наклона и мощности. Чтобы ознакомиться с рекомендациями Lycoming, обратитесь к текущим редакциям соответствующего руководства оператора Lycoming и Инструкции по обслуживанию 1094. Если пилот считает, что двигатель может детонировать, он или она может предпринять следующие действия.

• Увеличить моторную смесь.
• Уменьшите мощность до более низкого значения.
• Уменьшите или остановите набор высоты и увеличьте скорость движения вперед для лучшего охлаждения.

Для механика причиной детонации номер один будет любая проблема, которая может привести к неожиданной обедненной работе цилиндра. Чаще всего это вызвано частично засоренной форсункой или утечкой всасываемого воздуха. Каждый раз, когда топливные форсунки снимаются, их следует очищать и проверять поток. Во время проверок механик должен искать признаки утечки на впуске; обычно отмечается синим окрашиванием топлива на впускных трубах. Любые аномалии должны быть исправлены перед дальнейшим полетом.

Мы также видели случаи, когда треснутые или иным образом поврежденные свечи зажигания создавали «горячие точки» в двигателе и происходила детонация. Вот почему никогда не рекомендуется использовать вилку, упавшую на твердый пол или иным образом поврежденную.

Двигатели Lycoming соответствуют требованиям FAA по запасу детонации или превышают их. Следовательно, если двигатель обслуживается и эксплуатируется в соответствии с нашими опубликованными рекомендациями, в двигателе никогда не должно быть детонации.

Как мой механик или мастерская по капитальному ремонту двигателей узнают о детонации?

Детонация негативно влияет на двигатель. Легкая детонация может вызвать преждевременный износ подшипников и втулок. Сильная или продолжительная детонация может привести к повреждению головки блока цилиндров и поршней. В некоторых крайних случаях шатун может погнуться или сломаться, головка блока цилиндров может треснуть или выйти из строя, или могут сломаться посадочные поверхности поршневых колец.

 

При каждом снятии цилиндра ваш механик должен воспользоваться возможностью осмотреть цилиндр и поршни на наличие признаков неисправности. Вот некоторые вещи, которые можно проверить.

• Хотя это может выглядеть не очень хорошо, отложения свинца или отложения при сгорании являются нормальным явлением в двигателях Lycoming. Отсутствие этих отложений тоже не обязательно хорошо. Головка блока цилиндров и поршень должны быть проверены на «пескоструйный» вид. Отсутствие отложений или чистая головка и поверхность поршня могут указывать на детонацию. При использовании неэтилированного топлива отложения должны быть…
• Детонационные повреждения обычно проявляются на кромках поршней и на головке блока цилиндров между отверстиями для свечей зажигания и клапанами.