Детонация в ДВС-методы устранения

На слух детонация в двс определяется в виде тонкого металлического стука. Обычно она сопровождается ощутимым уменьшением мощности, неустойчивой работой мотора, его перегревом, временным выбросом черного дыма. Детонация как явление представляет собой самовоспламенение рабочей смеси в виде взрывной волны. Чаще всего она происходит при резком ускорении или езде под горку, при появлении нагрузки, когда водитель нажимает педаль в пол.

Нормальная работа двигателя

Возникновение очагов самоспламенения

Высокие температуры и давление воздействуют на богатую смесь в точках ее не сгорания появляются различные активные вещества. Объем их достигает некоторой критической величины. Они вступают в реакцию окисления и происходит самовоспламенение топливно-воздушной смеси. В точке взрыва резко повышается температура, а взрывная волна распространяется с очень большой скоростью. Ударяется о стенки цилиндров. Новые очаги провоцируют самовоспламенения. Поэтому в агрегате появляется множество взрывных волн. Они вызывают его вибрацию. Поэтому характерный стук является является следствием многократных ударов взрывных волн о стенки цилиндров.

Срок жизни отдельной взрывной волны составляет тысячные доли секунды. За это время она успевает нанести огромный ущерб. При ударе о стенки цилиндров, она разбивает масляную пленку. Как следствие, детали подвергаются трению «на сухую» и от коррозионного износа под влиянием продуктов сгорания. Кроме того, давление взрывной волны достигает огромных значений, что постепенно приводит к разрушению деталей. Также детонация провоцирует перегрев агрегата, который также очень губителен. В совокупности все эти негативные факторы очень сильно влияют на моторесурс двигателя.

Основные причины детонации двигателя

Факторами при которых появляется детонация в ДВС, являются условия благоприятные для быстрых окислительных процессов в камере сгорания.

1. Рабочая смесь в соотношении 9:1. Она способствует формированию в дальних уголках камеры сгорания очагов окислительных реакций.

2. Увеличение угла опережения зажигания. Пик максимума давления сдвигается к верхней мертвой точке. Это способствует увеличению давления в камере сгорания и появлению детонации.

3. Невысокое октановой число бензина. Дело в том, что активность горючего к окислению возрастает со снижением октанового числа.

4. Возрастание степени сжатия. Потому что моторы с высокой степенью сжатия должны работать на горючем с высоким октановым числом.

5. Конструкция камеры сгорания выполнена неудачно. Поэтому происходит плохой отвод тепла, слишком большой диаметр цилиндров и пр.

Методы борьбы с детонацией

Существуют методы, борьбы с детонацией. Все они основаны на ускорении догорания несгоревших частей в основном пламени двигателя. В следствии этого возможно также замедление окислительных реакций.

Первый фактор – увеличение оборотов. Потому что время прохождения окислительных реакций значительно сокращается и вероятность самовоспламенения уменьшается. Второй фактор – вращение (турбулизация) смеси в камере сгорания. Так как фронт пламени распространяется и детонация не наступает. Третий фактор – снижение пути фронта пламени. Практически это решается установкой двух свечей на цилиндр или меньшим диаметром последнего.

Для борьбы с детонацией авто производители разрабатывают различные конструкции камер сгорания. Например — форкамерный-факельная система зажигания автомобиля ГАЗ-3102. Повсеместное применение электроники в автомобилестроении, позволило свести к минимуму это явление. Ведь датчики постоянно следят за ситуацией внутри цилиндров и при появлении первых признаков детонации изменяют состав рабочей смеси и угол опережения зажигания. Кроме того, созданы современные двигатели, работающие на сверх бедных смесях (соотношение 40-50:1), что также исключает детонацию.

Основные причины детонации зависят от конкретных условий при которых детонация в двс возникает. Задача определить что именно не хватает двигателю для нормальной работы.

Что такое детонация

Нормальное сгорание топливо-воздушной смеси.

Под воздействием критически высокого давления и экстремальных температур, которые возникают при увеличении объема попадающей в цилиндры топливно-воздушной смеси, из несгоревших ее остатков образуются такие вещества, как спирты, альдегиды и т.д. При продолжающемся давлении такие соединения достигают своих критических состояний и вступают в окислительные реакции, приводящие к самовозгоранию смеси, сопровождающемуся подобием взрыва и высвобождением большого объема энергии. В зоне образования такого взрыва температура достигает предельных значений, а образующаяся взрывная волна распространяется со скоростью достигающей 2300 м/с. Этот разрушительный процесс и называют детонацией.

Ударяясь о стенки цилиндров, волна вызывает характерные металлические звуки — детонационные стуки которые бывалые автомобилисты определяют как «звенящие пальцы». Однако это определение неправильное – стучат не поршневые пальцы, а именно внутренние поверхности цилиндров.

В нормальных условиях воспламенение рабочей смеси происходит, когда поршень находится в в своей верхней точке – то есть когда давление в цилиндре максимально. Детонация же возникает тогда, когда поршень еще проходит такт сжатия. В результате давление резко повышается и давит на поверхность поршня, оказывая тем самым противодействие его движению вверх. Это приводит к повышенным нагрузкам на всю поршневую группу и, как следствие, ее преждевременному выходу из строя.

Бить аккуратно, но сильно: что такое датчик детонации и как его проверить без сканера?

Есть в автомобиле такой датчик – датчик детонации. Многие знают, что он существует, некоторые даже скажут, что он каким-то чудесным образом как-то следит за детонацией (назначение датчика выдаёт его название). А что дальше? Как он это делает и что будет, если он вдруг перестанет работать? И как узнать, что он не работает? Всё намного проще, чем кажется.

Что такое детонация и зачем за ней следить ​

Все знают, что для работы двигателя внутреннего сгорания требуется то самое сгорание – воспламенение топливной смеси. Для этого в бензиновом моторе есть свеча зажигания, которая поджигает смесь в конце такта сжатия.

Обычная скорость распространения фронта пламени составляет 30-50 м/с. Но иногда возникает такая штука, которая правильно называется сгорание во фронте ударной волны. В этом случае скорость сгорания может возрастать до 2000 м/с. Складывается ситуация, когда нормального распространения фронта пламени уже нет – есть взрыв. А это и есть детонация.

С точки зрения физики выглядит довольно занудно, но если упростить, то можно сказать, что нарушается порядок сгорания топливно-воздушной смеси. При детонации фронт пламени даже не успевает дойти до краёв камеры сгорания, и смесь там самовоспламеняется под действием возрастающих температуры и давления.

При детонации возникает звук, услышав который, было принято говорить про «стучащие пальцы». Разумеется, поршневые пальцы во время детонации не стучат – не те там зазоры. Звенеть начинают сами стенки камеры сгорания.

Ещё иногда с детонацией путают совсем уж другое явление, при котором мотор не хочет останавливаться после выключения зажигания сразу, а иногда даже может прокрутить «в обратку» (конечно, речь идёт в первую очередь о старых карбюраторных моторах). Само собой, это не детонация, а калильное зажигание – явление, при котором топливно-воздушная смесь загорается сама по себе от слишком горячих деталей (например, от перегретых свечей зажигания с неправильно выбранным калильным числом). Впрочем, если детонация зашла слишком далеко и мотор от неё страдает со слишком завидной регулярностью, она вполне может вызвать калильное зажигание – детонация приводит к перегреву мотора.

Детонация – штука очень вредная. Она вызывает колоссальные ударные нагрузки на детали ЦПГ, она вполне может разрушить и поршневые кольца, и сами поршни. А если не обращать на неё никакого внимания, то и блок.

Подробно о причинах детонации рассказывать не буду – есть риск надолго уйти в сторону от датчика детонации и потонуть в болоте ньютонианства и менделеевщины. Если коротко, причин много: от плохого или «неправильного» бензина с низким октановым числом до кривой прошивки при чип-тюнинге. Впрочем, при очень кривом чип-тюнинге диагностику могут просто «порезать», и ошибки по датчику детонации не будет. Будет только звук. А ещё могут быть виноваты нагар на поршнях и в камере сгорания, бедная смесь, перегрев мотора или езда на слишком низких оборотах при высокой нагрузке.

Все современные моторы работают на грани детонации (как правило, при очень раннем угле опережения зажигания). В этом случае удаётся получить максимальный КПД. В эпоху трамблерных моторов с автоматами угла опережения зажигания добиться очень точного угла было сложно, поэтому тогда «пальцы стучали» часто.

Сейчас за угол опережения отвечает совсем небольшой датчик детонации, сигнал с которого позволяет позволяет изменять и этот угол, и при необходимости – состав топливной смеси.

Если датчик перестанет корректно работать, теоретически ничего страшного быть не должно: зажигание должно стать позже (в ЭБУ моторов такой отказ предусмотрен, и в случае, если ЭБУ потеряет сигнал, коррекция угла будет невозможной, но зажигание станет слишком поздним), детонации не будет, но ехать машина будет заметно хуже. Возможны и другие последствия: перегрев мотора, нагар на свечах, тот самый звук детонации, калильное зажигание, рост расхода бензина. Многое зависит от того, чем вызвана сама детонация. Если на моторе с прямым впрыском насмерть загажена камера сгорания, никакое смещение угла к позднему значению не спасёт. Ну и, конечно же, может загореться Check Engine. Что в этом случае делать?

Найти и обезвредить!

Разумеется, самый простой способ – это подключить сканер и считать ошибку. Но вряд ли у всех автолюбителей где-то в кладовке между дрелью и микроскопом лежит диагностический сканер (всякую ерунду из китайских магазинов я сканером не называю принципиально, хотя не отрицаю способность этой ерунды иногда что-нибудь показать). Поэтому попробуем обойтись без сложного оборудования.

Сначала надо этот датчик найти. Звучит смешно, но это так. Искать его нужно на блоке цилиндров. Проще всего дело обстоит с рядными «четвёрками»: датчик детонации обычно стоит ровно посередине блока между вторым и третьим цилиндрами. Там его и ищите, обычно – чуть ниже впускного коллектора. Такое расположение датчика на блоке позволяет ему «услышать» детонацию всех четырёх цилиндров, причём расположение мотора – продольное или поперечное – на положение датчика никак не влияет.

Сами датчики бывают двух типов: резонансные и широкополосные. Задача у них одна на всех: обнаружить стук в моторе (то есть ту самую детонацию), но алгоритмы работы немного разные. Резонансный датчик настроен на определённую частоту детонации, в которой он и проверяет шум. Частоту рассчитывают по формуле f(кГц)=900/( * r), где r – радиус поршня, а – число Пи (3,1415. ). Если резонансный датчик слышит на этой стук с этой частотой, он впадает в панику и просит ЭБУ принять соответствующие меры. «Слышит» он их с помощью пьезоэлемента. Таким образом, датчик – это просто акселерометр, который способен преобразовать колебания блока в электрические сигналы.

Широкополосный датчик тоже слушает звук, но он не сконцентрирован на какой-то определённой частоте, а просто передаёт в ЭБУ все стуки. А тот уже сам думает, детонация это или нет и что теперь делать.

Отличить эти датчики просто: к резонансному подходит один провод, к широкополосному – два.

Если ЭБУ понимает, что началась детонация, оно начинает изменять угол опережения, делая зажигание более поздним. Поменяет и послушает датчик. Есть детонация? ОК, ещё немного подвину. Пропала? Отлично, вот так и поедем!

Допустим, датчик удалось найти и даже снять с машины. Что дальше? Есть несколько простых способов его проверки, но я традиционно расскажу только о самом элементарном. Для этого понадобится мультиметр, который умеет измерять очень маленькое напряжение – тысячные доли вольта, милливольты (проверьте свой – у моего, купленного когда-то за 120 рублей, порога не хватает). Выставляем мультиметр в режим измерения напряжения, к корпусу датчика прикладываем «минус», а плюсовой щуп аккуратно прижимаем к разъёму управляющего контакта. Теперь нужно зажать датчик в кулаке и немного постучать кулаком по столу. Так как пьезоэлемент ушей не имеет, слышит он именно удары, и исправный датчик реагирует на них изменением напряжения. Изменения очень маленькие – приблизительно в пределах 150 мВ, а если стучать слабенько, то и вовсе 30-40. В этом случае (если хотя бы этот минимум есть) нужно стукнуть кулаком с датчиком чуть сильнее. Если напряжение в момент удара хотя бы немного скакнуло повыше, датчик исправен. Если же никакой реакции на удары нет, датчик, скорее всего, умер. Стучать по нему молотком в попытке его реанимировать смысла нет – больше шансов добить очень чувствительный пьезоэлемент, чем восстановить работоспособность датчика.

Теоретически можно ещё проверить сопротивление датчика, но для этого нужно знать точное значение сопротивления датчика с вашей машины. Удары как-то проще и надёжнее.

Что делать дальше?

Есть, конечно умельцы, которые эти датчики восстанавливают или подбирают похожий датчик от другой машины, «подпиливая» его по месту дополнительными резисторами и конденсаторами. Наверное, иногда другого выхода нет (ну, может, они ездят на Bugatti Veyron, и найти этот датчик быстро и дёшево не получается), но всё-таки лучший способ – поставить новый и успокоиться, благо стоит обычно недорого. К сожалению, в жизни бывают ситуации сложнее: датчик рабочий, а какие-то ошибки он не показывает.

Тут всё просто: надо проверять проводку. В ней тоже бывают «глюки», а показания датчика детонации для нормальной работы ЭБУ должны быть точными.

Ну и последнее. Иногда датчик детонации может сходить с ума от посторонних шумов, которых мотор издавать не должен. Цоканье гидрокомпенсаторов, «дизеление», трески фазовращателей, стук цепного ГРМ – все эти посторонние звуки иногда случайным образом датчик может посчитать детонацией. В этом случае должны насторожить ненормальные углы опережения зажигания, хотя сам датчик окажется исправным.

Как я уже говорил, датчик детонации – не та деталь, выход из строя которой остановит машину. Нет, ехать она будет. Но расслабляться не стоит, потому что если детонация есть, она убивает мотор очень быстро. Особенно современный мотор – небольшого объёма и с наддувом. Так что если есть какие-то подозрения, лучше сразу поехать в сервис.

Как устранить детонацию

Детонацию ДВС, то есть взрывное горение топливно-воздушной смеси в цилиндре можно устранить зная все причины возникновения такого явления.

Убрать детонацию двигателя во время движения можно изменяя скорость и давление. Увеличение скорости уменьшит детонацию, так как максимально создаваемое давление уменьшается и, следовательно, на нагрев смеси уходит меньше времени и уменьшается время сжигания смеси.Если при нагрузке автомобиль начинает детонировать, например, при подъеме на гору начинает слышаться звуки детонации, тогда надо переключить коробку переключения переда на 1-2 ступени ниже, чтобы был запас мощности.

Варианты устранения неисправности

При присутствии проблемы в функционировании двигателя её необходимо исправить в кратчайший период, чтобы избежать более серьёзного нарушения работы агрегата. Если имеется проблема, значит существуют и варианты её ликвидации. Попробуем разобраться, как устранить детонацию двигателя и можно ли это сделать без обязательного обращения к профессионалам на станции обслуживания. Самые простые решения вопроса, как убрать детонацию двигателя, вытекают непосредственно из основных первопричин, провоцирующих её появление. Для начала стоит сопоставить факты, когда появилась неприятная симптоматика со стороны работы двигателя. Если детонация началась непосредственно после очередной заправки машины, вероятней всего, причина кроется в качественных показателях топлива. В такой ситуации правильнее всего будет слить полностью некачественную жидкость, заправляться в дальнейшем только на сертифицированных заправочных станциях, покупая топливо, которое рекомендуется к эксплуатации автопроизводителем. Вторым полезным советом автовладельцам, столкнувшимся с проблемой детонации мотора, является проверка свечей зажигания, при потребности — их замена.

Владельцам карбюраторных автомобилей при появлении детонации необходимо проверить угол зажигания, неправильное положение которого может провоцировать появление проблемы. В инжекторных системах такую неисправность решает блок управления, получая данные с датчика детонации в автоматическом режиме. Когда система автоматически не может справиться с проблемой, на приборной панели машины появляется предупреждение об аварийном режиме, что требует квалифицированного вмешательства. Убирая детонацию, манипулируя углом зажигания, следите, чтобы несанкционированное вмешательство в работу мотора не повлекло за собой его ускоренный износ. Помните, чтобы не искать методы решения проблемы, как ликвидировать детонацию двигателя, важно проводить эффективные профилактические процедуры, которые препятствуют возникновению неполадок в работе агрегата. Профилактика детонации заключается в следующих мероприятиях:

1. Проведение регулярных обслуживаний охладительной системы машины, что позволит предотвратить перегревы двигателя, а, соответственно, станет надёжной профилактикой его детонирования.
2. Своевременно обслуживайте мотор с обязательной заменой масла согласно регламенту.
3. Во избежание образования нагара в двигателе, подвергайте его периодическим нагрузкам, которые повышают эффективность отвода тепла от агрегата.
4. При осуществлении ремонта двигателя и замене сменных элементов системы, приобретайте только детали, которые соответствуют требованиям, изложенным в техническом паспорте авто, отдавая предпочтение покупкам в сертифицированных точках.

Когда бывает детонация

• На очень малых оборотах — например, при парковке в жару хорошо прогретого автомобиля с ручной коробкой.
• Когда мотору очень жарко: вы долго протолкались в пробке, после чего наконец-то дали интенсивный разгон.
• При большой нагрузке на двигатель, например, при подъеме в гору на высокой передаче.

Заметьте, что любая автоматическая коробка передач облегчает жизнь мотора, не допуская его работы на низких оборотах, когда в процессе горения смеси хватает времени, чтобы образовался очаг самовоспламенения.

Почему возникает детонация в цилиндрах двигателя

Специалисты выделяют несколько главных причин, по которым топливо детонирует в двигателе.

• Прежде всего, стоит сразу выделить использование низкооктанового бензина в агрегатах с высокой степенью сжатия. Если просто, октановое число бензина (
  АИ-92, 95 или 98) фактически указывает на его детонационную стойкость, а не на качество, как многие ошибочно полагают.

Использование топлива с неподходящим октановым числом для конкретного двигателя закономерно приводит к тому, что топливно-воздушный заряд детонирует при сильном сжатии. Еще добавим, что простые двигатели, которые не имеют ЭСУД и датчика детонации, подвержены большему риску.

• Закоксовка двигателя. Важно понимать, что современные моторы не только на иномарках, но и на отечественных авто сильно отличаются от аналогов времен СССР. В двух словах, если моторы на модели «Москвич» 2141 имели степень сжатия около 7 единиц и нормально работали на любом топливе, то сегодня агрегаты имеют от 9 до 11 и более единиц.

• Нарушение процесса смесеобразования. В этом случае может начать детонировать слишком «богатая» смесь, в которой много топлива по отношению к количеству воздуха.

Отметим, что такая детонация может быть кратковременной и часто остается незамеченной для водителя, однако об отсутствии вреда для двигателя при этом говорить никак нельзя.

• Угол опережения зажигания (УОЗ). Простыми словами, угол зажигания определяет, в какой момент будет подана искра в камеру сгорания. Если учесть, что в норме топливо не взрывается, а горит, тогда становится понятно, что процесс сгорания также занимает некоторое время.

При этом важно сделать так, чтобы максимум давления газов на поршень, которые образуются в результате сгорания порции топлива, приходился именно на момент рабочего хода поршня. Только так можно эффективно передать через поршень энергию расширяющихся газов на коленвал.

Для этого искру можно подать немного раньше того момента, пока поршень дойдет до верхней мертвой точки (ВМТ). За это время топливо успеет воспламениться, а расширение газов и рост давления на поршень как раз произойдет в тот момент, когда поршень уже достигнет ВМТ и затем пойдет вниз.

• Конструктивные особенности камеры сгорания. Бывает так, что некоторые двигатели изначально склонны к детонации. В ряде случаев причиной является само устройство камеры сгорания, реализация ее охлаждения и т.д.

Еще виновником могут оказаться и поршни, у которых отмечен неудовлетворительный тепловой баланс (например, днище поршня утолщено ближе к центру, что заметно ухудшает качество отведения избытков тепла). Так или иначе, но риск возникновения детонации на подобных моторах намного выше.

• Перегрев двигателя. Если обратить внимание на предыдущий пункт, становится понятно, что повышение температуры в камере сгорания является причиной детонации. Вполне очевидно, что снижение эффективности работы системы охлаждения может привести к тому, что двигатель перегревается.

В подобных условиях вполне вероятно возникновение детонации, при этом сама детонация также дополнительно приводит к локальным и общим перегревам. По этой причине детонация мотора в результате неисправной системы охлаждения особо опасна, так как силовой агрегат может быть не только сильно поврежден, но и в дальнейшем не подлежать восстановлению.

Как появляется детонация

Наверняка каждый автолюбитель знает, что для процесса горения, который происходит внутри камеры сгорания мотора, требуется два основных условия. Это создание смеси из топлива и кислорода, а также искра от свечи зажигания. Детонацией называют ситуацию, когда смесь сгорает самопроизвольно, не дожидаясь момента активации свечи.

Если двигатель работает нормально, никаких сбоев не наблюдается, то скорость распространения горючего составляет порядка 20-30 метров за секунду. Когда же происходит детонация, этот показатель может увеличиваться в десятки раз. Распознать появление такого явления довольно просто, поскольку возникает соответствующий металлический звук со стороны ДВС. Среди автомобилистов используется довольно распространенное понятие стук пальцев. Причина такого шума обусловлена тем, что взрывные волны контактируют со стенками внутри камеры сгорания. Это способствует падению мощности ДВС с параллельным стремительным ростом расхода.

Детонация может происходить и в ситуации, когда мотор уже заглушили и зажигание выключили. Мотор не сразу останавливается, а все еще работает около 20-25 секунд, и только потом глохнет. В такой ситуации ждать, пока двигатель сам остановиться, не стоит. Нужно помочь уменьшить температуру внутри, подав дополнительное количество топлива. Для этого достаточно просто нажать на педаль газа.

Как устранить детонацию двигателя

Разобравшись в причинах детонации двигателя в различных ситуациях, можно решить, как справляться с этим явлением.

Несоответствующее октановое число

Сознательно покупаете бензин с октановым числом ниже рекомендуемого производителем мотора? Это станет причиной детонации двигателя рано или поздно. Стараясь сэкономить несколько десятков рублей, вы можете попасть на весьма дорогостоящий ремонт.

Бывает, что причиной детонации двигателя становится заправка на непроверенной АЗС. Иногда владельцы автозаправки искусственно завышают октановое число, добавляя в бензин различные химические компоненты изооктаны легко испаряются, поэтому в топливе быстро растет процент гептанов, и оно начинает детонировать.

Следите, чтобы октановое число горючей жидкости, которую вы заливаете в бак своего автомобиля, соответствовало рекомендуемому производителем значению. При подозрении на несоответствие слейте сомнительное топливо. Пользуйтесь проверенной заправкой.

Неправильно выставленное зажигание

Если детонация двигателя появилась вслед за попыткой отрегулировать угол зажигания, то причина в неправильной настройке. Даже мастера в автомастерской могут ошибаться, тем более ошибка возможна при неквалифицированном вмешательстве.

Обращайтесь только в проверенные технические центры и очень осторожно относитесь к советам изменить опережение зажигания. Лучше вообще не трогать настройки завода производителя, если нет полной уверенности, что они сбились.

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.

Неисправные или несоответствующие свечи зажигания

Если детонации двигателя вашего автомобиля началась после замены свечей, проверьте, соответствуют ли они рекомендованным производителем параметрам. Если характеристики не подходят – замените соответствующим по параметрам изделием.

Детонация при остановке мотора

Если силовой агрегат продолжает работать до 20 секунд при выключенном зажигании, значит, на стенках цилиндров накопился нагар. Часто эти отложения раскаляются и играют роль фитиля, вызывая самовоспламенение топливовоздушной смеси даже в отсутствии искры от свечей.

Для профилактики этого явления старайтесь регулярно давать нагрузку силовому агрегату своего железного коня. Движение с повышенными оборотами на максимальной передаче позволит освободить стенки от нагара.

Неплохие результаты в борьбе с детонацией двигателя по причине нагара показывает такое средство как «Очиститель топливной системы» компании «Супротек». Состав добавляется прямо в горючее в определенной пропорции. Это средство для разового применения.

В дальнейшем рекомендуется пользоваться присадкой SGA Suprotec, которую можно применять регулярно. Она смазывает и защищает от коррозии все элементы топливной системы автомобиля, препятствует отложению нагара за счет полного сгорания топлива.

Очиститель дизельной топливной системы «Супротек»

Присадка для комплексной очистки топливной системы дизельных двигателей от всех видов нагаров и отложений.