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
Детонация – что это такое
Детонация – это просто неправильное сгорание смеси. Но если вовремя не предпринять мер, то детонация двигателя ВАЗ может иметь сильные негативные последствия. Особенность этого эффекта кроется в самовоспламенении горючей смеси за счет воздействия высоких температур и давления в цилиндрах.
При нормальной работе двигателя сгорание горючей смеси проходит в три этапа.
- Индукционный, проходит на подходе поршня к верхней мертвой точке. При этом этапе происходит начало возникновения очага пламени от искры, который в дальнейшем формирует фронт пламени, причем все это сопровождается неинтенсивным нарастанием давления в камере сгорания.
- Формирование и прохождения фронта пламени по камере сгорания, в результате чего основная масса смеси сгорает, и сопровождается это все резким возрастанием давления и температуры.
- Догорание остатков смеси, которые остались за фронтом, а также находящихся возле стенок цилиндра. Вот между переходом от второго этапа к третьему и возможно возникновение детонации. Высокая температура и давление, которое возникает при втором этапе, приводит к появлению быстротекущих химических реакций в несгоревшей смеси, в результате чего она самовоспламеняется. Такое горение происходит очень быстро (до 1200 м/с) и в виде взрыва, сопровождающееся образованием ударных волн, имеющих разрушительный характер.
Эти волны приводят к разрушению пристеночных слоев газов, что обеспечивает повышение теплообмена, из-за чего стенки цилиндров и другие составляющие ЦПГ перегреваются. Также взрывная волна разрушает масляную пленку стенок, в результате чего повышается трение между цилиндрами и кольцами. Детонация имеет и механическое воздействие на элементы поршневой группы – резкое возрастание давление приводит к появлению ударных нагрузок на днище поршня, клапана, стенки цилиндров, приводя к их повреждениям.
На рисунке показано, как происходит нормальное и детонационное сгорание топлива.
Слева – нормальное сгорание; справа – детонационное сгорание
Как устранить ошибку датчика детонации на Приоре или особенности замены крепежного болта
В случае если в ходе проверки не было выявлено проблем с датчиком детонации, но при этом продолжают высвечиваться ошибки, тогда необходимо заменить крепление датчика. Для чего это делается?
ДД с завода на большинстве моделей автомобилей Приора (и других моделей ВАЗ) крепится с помощью короткого болтового элемента, который ввинчивается в отверстие на блоке двигателя. Недостаток использования болта в том, что при ввинчивании он не упирается торцевой частью в отверстии в блоке, и тем самым снижается уровень передачи вибраций от двигателя на датчик. Плюс ко всему, он имеет меньшее пятно соприкосновения.
Соединительный элемент является важной частью, который не только обеспечивает надежное прижатие датчика, но еще и передает вибрации работающего двигателя. Чтобы исправить ситуацию, необходимо заменить соединительный болт удлиненной шпилькой
Почему необходимо фиксировать ДД на Приоре с помощью шпильки? Вполне уместный вопрос, ведь можно использовать болт с удлиненной резьбовой частью, чтобы обеспечить затяжку датчика. Применение болта не позволит решить проблему, ведь довольно сложно подобрать такое изделие, которое можно было бы закрутить в блок, и при этом добиться того, чтобы его торцевая часть упиралась в стенку внутри отверстия. Именно поэтому нужно использовать шпильку, что позволит обеспечить более эффективную работу датчика.
Это интересно! Если говорить простыми словами, то крепежный элемент передает вибрацию непосредственно от стенок цилиндров, где возникает процесс самовоспламенения.
Как заменить крепежный болт ДД на Приоре на шпильку? Для этого необходимо выполнить следующие действия:
- Взять шпильку подходящей длины и ширины. Чтобы не искать деталь и, тем более, не заказывать ее выточку, используем шпильку крепления выпускного коллектора от ВАЗ-2101 или бензонасоса (00001-0035437-218). Они имеют следующие параметры М8×45 и М8×35 (шаг резьбы 1,25). Шпильки длиной 35 мм будет достаточно.
- Еще понадобится шайба, гровер и гайка М8 соответствующих размеров. Шайба и гравер нужны обязательно. Шайба обеспечивает качественное прижатие ДД, а гравер исключит вероятность вывинчивания гайки от воздействия постоянных вибраций.
- Вкручиваем шпильку (шпильковертом или с помощью двух гаек) в отверстие крепления датчика до упора.
- После этого нужно установить датчик, шайбу, а затем гровер, и затянуть все это гайкой с усилием 20-25 Нм.
- В завершении надеть фишку на датчик, и сбросить скопившиеся ошибки. Поездить, и убедиться, что двигатель стал работать лучше, а на БК не появляются ошибки.
Именно таким способом удается устранить проблему с датчиком детонации на Приоре
Однако важно понимать, что предварительно следует убедиться в исправности устройства
Замена датчика
С тем, как проверить датчик детонации ВАЗ-2114 или любой другой модели, разобрались. Отметим, что этот датчик ремонту не подлежит и если он неисправен, то необходимо его заменить.
Замена датчика детонации ВАЗ-2114 – операция простая, но может быть затруднена плохим доступом к нему (16-клапанные моторы). Для смены же понадобиться всего лишь новый элемент и рожковый ключ соответствующих размеров.
Перед откручиванием крепежного болта следует предварительно отсоединить колодку с проводами. Затем болт выкручивается, снимается старый датчик, а на его место устанавливается новый и надежно фиксируется все тем же крепежным элементом. И только после этого подключается колодка с проводами.
Признаки неисправности датчика детонации (ДД)
Отметим, что неисправность ДД может повлиять на работоспособность силовой установки. Дело в том, что если ЭБУ выявит, что он не работает, то он переведет работу мотора в аварийный режим, при котором будет установлено позднее зажигание, чтобы полностью исключить возможность возникновения детонационного сгорания.
Признаки неисправности датчика детонации ВАЗ-2110 таковы:
- Нестабильная работа мотора на ХХ;
- Падение мощностных показателей двигателя;
- Повышение расхода бензина;
- Затрудненный пуск мотора;
В общем, все то, что является следствием позднего зажигания. Признаки неисправности датчика детонации ВАЗ-2114 или любой другой инжекторной модели ВАЗ – идентичны.
Но такие признаки могут давать не только ДД, а и другие датчики, отвечающие за работу системы питания, поэтому важно знать, как проверить датчик детонации ВАЗ-2110. В противном случае, можно долго искать причину неправильной работы мотора
Часто автовладельцы не обращают внимания именно на ДД, греша на другие элементы.
Причины и способы устранения
Данное явление может вызывать большое количество факторов. Они имеют разную степень опасности. Иногда, небольшая детонация вполне допустима. Ниже будут рассмотрены все возможные варианты появления этого явления.
Самой безобидной можно назвать детонацию, которая возникает при резком увеличении оборотов. Если при 1000 об/мин резко выжать педаль газа, ускоряя работу до 4000-5000 об/мин, то можно услышать кратковременную детонацию. Это вполне рядовое явление. Бояться этого не стоит, в этом случае детонация не приведет к печальным последствиям. Причина в резком увеличении топлива, подаваемого в двигатель, количество воздуха сначала остается на прежнем уровне, это и вызывает преждевременно окисление топлива, которое сопровождается взрывами. Единственный способ борьбы с этим явлением – отказ от резкого увеличения оборотов.
Но, иногда детонация может появляться при нормальной работе силового агрегата. Вот в таких случаях необходимо максимально быстро выявить и устранить неисправность. Иначе, это приведет к ремонту мотора. Итак, у детонации могут быть следующие причины:
- Неправильно выставленный угол опережения зажигания. При увеличении этого показателя, точка с максимальным давлением при сгорании топлива смещается к ВМТ. Из-за этого возникает повышенное давление в цилиндре, и соответственно появляется детонация двигателя. При появлении беспричинных стуков, обязательно проверьте правильность работы зажигания;
- Ошибка в работе блока управления двигателем. При отказе датчика расхода топлива, бортовой компьютер может давать ошибочные команды. В итоге, двигатель начинает не только дергаться, но и детонировать;
- Практически все современные машины оборудованы датчиком детонации. Если вы наблюдаете явление регулярно, то проверьте состояние этого небольшого прибора. При необходимости нужно заменить его;
- Низкое октановое число. У каждого автомобиля имеется своя степень сжатия, соответственно, рассчитывается этот показатель, исходя из топлива, которое будет использоваться в двигателе. Чем выше степень сжатия, тем большим должно быть октановое число. Если залить в бак топливо с меньшим показателем, то в цилиндре возникнет неуправляемая реакция. Если вы в целях экономии залили менее качественный бензин, то желательно слить его, и залить топливо с подходящим октановым числом. Иногда, подобное явление может возникать при заправке плохим бензином.
Детонация – что это?
Если стучат “пальцы” при разгоне, то это говорит о детонации в двигателе. Таковой называют мгновенный и очень разрушительный по своей силе взрыв любых воспламеняющихся веществ после удара или срабатывания детонатора. Это определение по словарю Ушакова. Детонация горючих веществ для двигателей автомобилей – это быстрое выгорание смеси бензинов и воздуха. Возникает, когда мотор работает под нагрузкой на низких оборотах и некачественном топливе. Этот процесс сопровождается стуками, вибрацией, повышением температуры. В результате стучат “пальцы” при разгоне (ВАЗ-2112 в том числе).
Вопрос-ответ
Возможно, прочитав сотни форумов и перелопатив гору специальной литературы, читатель так и не найдёт ответ на свой вопрос. Но прежде чем везти авто на диагностику, можно ознакомиться с наиболее распространёнными вопросами, касающимися работы двигателей. Ответы здесь приводятся тоже:
В: Может ли детонация быть связана с появлением нагара?
О: В моторах с водяным охлаждением нагар образуется в любом случае. Толщина слоя всё время меняется, но контроллер нужен затем, чтобы подстраиваться под любые изменяющиеся условия. Что верно и для карбюраторных двигателей, если ими управляет блок ЭБУ.
В: Как влияет калильное число свечей на появление калильного зажигания?
О: Если установите «слишком холодную» свечу – получите нагар на электроде и на корпусе. Установка «горячих» свечей – случай более сложный. Если калильное число будет меньше рекомендованного, то не обязательно перегрев корпуса свечи приведёт к калильному зажиганию. Однако розжиг смеси раскалённой керамикой – процесс вероятный
На практике следует обращать внимание и на правильность выполнения монтажа (см. рис.).
В: Раньше возникала детонация на горячем двигателе
После смены заправки всё прошло. Наверное, неисправен контроллер?
О: Скорее неисправен датчик детонации, его проводка и т.д. Повысьте обороты до 3500 об/мин – лампа Check должна включиться сразу.
Иллюстрация ко второму вопросу приводится ниже:
Ошибки при монтаже свечей зажигания
Может быть, читатели дополнят список, оставляя грамотные комментарии и отзывы.
Как устранить детонацию двигателя
Итак, рассмотрев основные причины детонации мотора и разобравшись с тем, что это такое, можно перейти к тому, как избавиться от этого явления. Начнем со старых ДВС. В самом начале следует исключить перегрев мотора, а также заправку некачественным или неподходящим топливом, проверить свечи зажигания.
Решение является временным, так как долго с уменьшенным углом зажигания ездить нельзя (прогорят выпускные клапана в результате роста температуры отработавших газов), но добраться до сервиса своим ходом вполне реально.
Однако во время езды нужно постоянно следить за тем, чтобы в двигателе не было характерного «звона». Еще на старый ДВС можно установить так называемый электронный октан-корректор, чтобы избежать манипуляций с трамблером. Еще добавим, как показывает практика, многие владельцы карбюраторных авто предпочитают установить электронное зажигание.
Что касается более современных двигателей, на инжекторных агрегатах штатно реализованы решения, позволяющие избежать или свести к минимуму риск детонации. Речь идет о датчике детонации двигателя (ДД), который фиксирует ее возникновение. Затем соответствующий сигнал поступает на ЭБУ.
Затем блок управления самостоятельно корректирует угол опережения зажигания с учетом тех данных, которые были получены от ДД. При этом возможность такой корректировки составляет, в среднем, сдвиг угла на 2 – 5 градусов. Если же избавиться от детонации таким способом не удается, ЭБУ фиксирует ошибку и прописывает к себе в память, на панели приборов может загореться «чек», двигатель переходит в аварийный режим и т.д.
Становится понятно, что в этом случае водителю на начальном этапе нужно начать с проверки датчика детонации, а также считать ошибки из памяти ЭБУ. Сделать это можно в рамках компьютерной диагностики двигателя. Также проверку можно выполнить и самостоятельно (при наличии специального диагностического адаптера-сканера в разъем OBD и смартфона/планшета или ноутбука с предварительно установленным программным обеспечением).
Как проверить работу двигателя по свечам зажигания. Основные признаки неисправностей мотора: появление черного, серого, красного и белого нагара на свечах.
Признаки для определения правильности выставленного угла опережения зажигания. Последствия некорректно настроенного УОЗ, способы выставления зажигания.
Назначение и устройство датчика детонации. Главные причины возникновения детонации, виды и принцип работы датчика.
Почему топливно-воздушная смесь детонирует в камере сгорания. Причины, вызывающие детонацию. Последствия детонационного сгорания топлива в цилиндрах ДВС.
Почему возникает перегрев двигателя. Чего ожидать водителю и какие поломки могут возникнуть, если двигатель перегрелся. Что делать в случае перегрева ДВС.
Распространенные поломки системы охлаждения мотора: водяной насос, термостат, радиатор, вентилятор охлаждения и другие. Как самому определить причины.
Как устранить детонацию двигателя
Итак, рассмотрев основные причины детонации двигателя и поняв, что это такое, можно переходить к тому, как избавиться от этого явления. Начнем со старых ДВС. На первых порах следует исключить перегрев двигателя, а также заправку некачественным или неподходящим топливом, проверить свечи зажигания.
Решение временное, так как долго ездить с малым углом зажигания невозможно (выхлопные клапаны будут гореть из-за повышения температуры выхлопных газов), но попасть в сервис на своем вполне можно собственный.
Однако во время движения необходимо постоянно следить за тем, чтобы в двигателе не было характерных «звуков». Даже на старый двигатель внутреннего сгорания можно установить так называемый электронный октан-корректор, чтобы избежать манипуляций с распределителем. Добавим также, как показывает практика, многие владельцы карбюраторных автомобилей предпочитают устанавливать электронное зажигание.
Что касается более современных двигателей, то обычно используются блоки впрыска, позволяющие избежать или минимизировать риск детонации. Это датчик детонации двигателя (ДД), который определяет его возникновение. Затем соответствующий сигнал отправляется в ЭБУ.
Затем блок управления самостоятельно регулирует времена зажигания с учетом данных, полученных от ДД. В этом случае возможность такой регулировки составляет в среднем угловой сдвиг на 2-5 градусов. Если устранить детонацию таким способом не удается, ЭБУ исправляет ошибку и записывает ее в свою память, может продолжаться «проверка» на панели приборов, двигатель переходит в аварийный режим и так далее
Становится понятно, что в этом случае водитель на начальном этапе должен начать с проверки датчика детонации, а также прочитать ошибки из памяти ЭБУ. Это можно сделать в рамках компьютерной диагностики двигателя. Вы также можете проверить это самостоятельно (если у вас есть специальный адаптер диагностического сканера в разъеме OBD и смартфон / планшет или ноутбук с предустановленным ПО).
Как проверить работу двигателя с помощью свечей зажигания. Основные признаки неисправности двигателя – появление черного, серого, красного и белого нагара на свечах зажигания.
Отметки для определения правильности установки угла опережения зажигания. Последствия неправильно настроенного УОЗ, способы настройки зажигания.
Назначение и устройство датчика детонации. Основные причины детонации, виды и принцип работы датчика.
Почему в камере сгорания взрывается топливно-воздушная смесь? Причины, вызывающие детонацию. Последствия возгорания при детонации топлива в цилиндрах ДВС.
Почему происходит перегрев двигателя? Чего ожидать водителю и какие поломки могут возникнуть при перегреве двигателя. Что делать при перегреве ДВС.
Распространенные неисправности системы охлаждения двигателя: водяной насос, термостат, радиатор, вентилятор охлаждения и другие. Как определить для себя причины.
Детонация двигателя: что это за процесс и особенности его проявления
С явлением детонации знакомы многие, кто ездил на Жигулях и Москвичах, и заправлял их бензином марки АИ-76 вместо положенного А-80. В итоге детонационный процесс не заставлял себя долго ждать, и проявлялся преимущественно после выключения зажигания. Мотор при этом продолжал функционировать, и вызывал удивление и даже смех на лице у неопытного водителя. Однако хорошего в таком явлении мало, ведь при таком процессе очень быстро изнашивается ЦПГ, что приводит к снижению ресурса двигателя, и как следствие, появляются его неисправности.
На современных инжекторных автомобилях детонация также возникает, и не только по причине заливания в бак некачественного или не соответствующего топлива. Причинами возникновения такого процесса являются разные факторы, и прежде, чем ознакомимся с ними, узнаем, что же такое эффект детонации двигателя, и почему же он так опасен.
Детонацией называется такое явление, при котором происходит самопроизвольное воспламенение смеси в камере сгорания без подачи искры свечей зажигания. Итог такого процесса — нестабильная работа мотора, а последствия не заставляют себя долго ждать, и при частом возникновении такого эффекта, вскоре могут начаться проблемы с двигателем. Под удар при таком процессе попадает не только ЦПГ, но и газораспределительный механизм.
Для предотвращения продолжительного протекания этого процесса, в конструкции современных инжекторных автомобилей используется датчик детонации. Он представляет собой некий шумоулавливатель, передающий информацию о ненормальной работе мотора электронному блоку управления. Далее ЭБУ принимает соответствующее решение о возможности оперативного устранения проблемы.
Что такое и для чего нужен датчик детонации?
Эта деталь встречается в автомобилях, где в качестве топлива используется бензин. Он предназначен для инжекторных типов двигателей. Располагается датчик на блоке цилиндров мотора. Это важная деталь системы управления, главной целью которой является контроль уровня детонации.
По данной теме есть похожая статья — Что такое чип тюнинг двигателя, плюсы и минусы.
Давая ответ на вопрос, за что отвечает датчик детонации, нужно отметить, что благодаря ему реализуются следующие возможности автомобиля:
Детонацией считают электрический импульс, создаваемый при зажигании. Именно благодаря детонации автомобиль заводится, внутри двигателя происходят сложные химические и физические процессы, а топливо возгорается.
Датчик контролирует систему завода автомобиля, регулирует его правильную работу.
Из каких основных элементов состоит датчик детонации?
Основные детали этого механизма – это:
- Вибрационная пластина.
- Электрический элемент типа пьезо.
- Сигнальный провод.
- Оплетка.
Последствия. Методы борьбы
Детонация карбюраторного двигателя сопровождается появлением металлического стука, особенно под нагрузкой. Многие воспринимают его как «звон пальцев» поршней, однако четкий звук, как будто происходит удар металла о металл, происходит из-за взрывной волны.
Последствия этого эффекта, если не предпринять мер – очень серьезны. Перегрев составляющих частей может привести к пробою головки блока. Отсутствие масляной пленки, которая разрушается из-за воздействия детонации, повышает трение и приводит к ускоренному износу элементов ЦПГ. И наконец, механическое воздействие ударной волны вместе с высокой температурой может стать причиной прогорания поршня, разрушения перемычек между кольцами, изгиба шатуна, подгорания тарелок клапанов.
Последствия детонационного сгорания смеси
|
Пробой прокладки ГБЦ |
Прогар поршня |
Прогар клапана
Особенности инжекторных моторовЭффективно бороться с этим эффектом на карбюраторных двигателях можно несколькими способами. В первую очередь при появлении детонации следует заменить топливо, особенно если перед этим осуществлялась заправка на станции с сомнительным качеством топлива. Если же топливо подозрений не вызывает, то стоит проверить зажигание и установить более поздний угол опережения путем проворота трамблера.
Причины детонации инжекторного двигателя идентичны карбюраторному, но у таких моторов имеется помимо металлического звона еще ряд признаков, указывающих на возникновение этого эффекта.
А все потому, что двигатель с такой системой питания является более совершенным. У него процессы смесеобразования и подачи смеси в цилиндры контролируется электронным блоком управления на основе показаний множества датчиков. Также он в зависимости от режима работы мотора еще и самостоятельно подбирает и устанавливает угол опережения. То есть, водитель самостоятельно установить зажигание уже не может.
Электронный блок способен отследить и появление детонации. Для этого все инжекторные моторы оборудованы датчиком детонации (ДД).
Датчик детонации
Этот датчик способен выявить появление детонационного сгорания, а ЭБУ на основе его данных уже примет меры. К примеру, если причина детонации двигателя ВАЗ-2109, оснащенного инжекторной системой питания, – некачественное топливо, и датчик уловил появление эффекта, ЭБУ просто уменьшит угол опережения зажигания и детонация прекратится.