Почему детонирует двигатель

• 1. Как происходит детонация двигателя
• 2. Причины детонации двигателя
• 3. Октановое число бензина и цетановое число дизеля
• 4. Неправильно настроенное зажигание
• 5. Свечи
• 6. Обедненная топливовоздушная смесь
• 7. Нагар и конструктивные особенности ДВС
• 8. Неисправность системы охлаждения
• 9. Нарушение условий эксплуатации мотора
• 10. Последствия детонации двигателя
• 11. Как устранить детонации в двигателе

Детонация в двигателе – это сбой в нормальном цикле его работы. Явление, при котором температура и скорость горения смеси в цилиндре – резко становится выше расчетной, а в естественный звук работы движка – добавляется дробный стук, звон, или металлический трескот. Давайте разбираться, откуда «берется» детонация ДВС, как понять в чем дело и как от нее избавиться.

Как происходит детонация двигателя

Исправный двигатель – детонирует, если «заставлять» его работать на топливе, характеристики которого не соответствуют нормальному для него октановому (бензин) или цетановому (дизель) числу. И наоборот, если топливо – «в порядке», значит, что‐то не так с двигателем. С настройками системы зажигания, балансом воздуха и горючего в топливовоздушной смеси, или работой системы газораспределения.

Чем дольше игнорировать этот признак неисправности — тем меньше шансов избежать капитального ремонта цилиндропоршневой группы.

В нормальном цикле работы ДВС – топливо в его цилиндре равномерно распыляется на мельчайшие капли, перемешивается с воздухом, и сгорает постепенно, плавно передавая свою тепловую энергию донышку поршня, и дальше – кривошипу. Скорость распространения «фронта» пламени в этом случае – 20–30 м/с. При детонации она больше почти в 10 раз, и достигает сверхзвуковой (свыше 1200 м/с). Горючее уже не создает такую «мягкую» волну, нажимающую на дно поршня поступательно, а почти «взрывается», формируя ударное усилие, которое разрушительно действует на ЦПГ. Это как нажимать на кнопку пальцем, или бить по ней молотком — разница воздействий примерно одинакова.

Схема сгорания топлива

Некоторые автовладельцы употребляют термины: «детонирует» и «пальцы стучат» при одних и тех же признаках, но это два разных определения. Процессу детонации двигателя характерно возникновение этого «разрушительного импульса» – уже после проскакивания искры (в бензиновом движке) или окончания такта сжатия (в дизеле), в момент максимального давления. А «стучащие пальцы», или калильное зажигание, которое путают с детонацией, будет возникать, наоборот — раньше момента штатного поджига смеси.

В карбюраторных ДВС, не оборудованных отсечкой бензина, или дизелях с неисправным клапаном обратки это – причина трудностей с остановкой мотора, когда ключ уже вынут из замка, а движок продолжает «дергать» машину.

Причины детонации двигателя

Каждый двигатель автомобиля сконструирован и настроен для работы на определенном топливе. В характеристики бензина, дизеля, или смеси газов (у автомобиля с ГБО) закладывается порог степени сжатия, до которого этот класс топлива устойчив к самовоспламенению, или взрывному горению. Для бензина и газов распределение на виды идет по октановому числу (АИ 95, АИ98, АИ105 и т. д.), для дизеля – по цетановому. Если в цилиндры подается смесь, не соответствующая усилию сжатия, которое обеспечивает конкретный мотор – более устойчивая к самовоспламенению (высокооктановая) — сгорит не полностью, и создаст в камере температуру выше расчетной. Менее устойчивая — загорится раньше, чем нужно, в конце такта сжатия, когда поршень движется к ВМТ, и будет создавать противодействие его движению.

Самая распространенная проблема, из‐за которой может возникать детонация — некачественное, не подходящее автомобилю по характеристикам содержимое заправочных емкостей на АЗС.

Детонация двигателя причины:

• Низкооктановое топливо в цилиндрах двигателя с большой степенью сжатия.
• Дефицит горючего — бедная смесь менее устойчива к детонации.
• Повышенная, по сравнению с расчетной, температура в камере сгорания.

Первый фактор — часто усугубляется: неполадками в топливной системе, износом ЦПГ, сажевыми отложениями в камере сгорания — вокруг седел клапанов, или резьбового отверстия свечи.

Сажевые отложения на поршне

У второй причины есть несколько «корней»: забитые форсунки, топливный фильтр, неисправный регулятор давления в рампе, или насос, не дающий достаточно «питания».

Третья – может быть спровоцирована, кроме плохого горючего, недостаточным охлаждением двигателя, или поступающего в него воздуха (из турбины), забросом в камеру моторного масла через изношенные маслосъемные кольца.

Октановое число бензина и цетановое число дизеля

Привычный нам индекс бензина на заправках – это его коэффициент детонационной стойкости. Сравнение проводится по отношению к смеси производного бензина – гептана, с изооктаном – одним из самых устойчивых к воспламенению от сжатия компонентов. У гептана устойчивость – 0% (никакая), у изооктана – 100%. Например, маркировка «95» – указывает, что стойкость этого бензина, как у изооктана 95% «крепости».

Чтобы управлять горением топливовоздушной смеси, добиваясь от нее более «предсказуемого» поведения, в бензин и солярку добавляют замедляющие реакцию антидетонационные присадки.

Сравнение состава бензина

Шкала измерения до 100 – была вполне логична, пока не появились более эффективные, чем тетраэтилсвинец, добавки, сдерживающие воспламенение от сжатия, с помощью которых сейчас производят 95 и 98 бензин (из 92-го).

От того, насколько «законные» составы применяются – зависит качество полученного «корма» для двигателя: его стойкость к расслоению на фракции, к нагарообразованию, смолистость, процентное содержание серы. Ферроцен, марганцевые присадки, тот же тетраэтилсвинец, запрещенный сейчас законодательно, не просто канцерогенны и вредны для окружающей среды – они потихоньку «убивают» ДВС, оснащенные распределенным впрыском и катализатором. Разрешенные добавки – монометиланилин (ММА), с метил-трет-бутиловым эфиром (МТБЭ) – тоже небезопасны. Первый – повышает смолообразование (и нагар), второй – быстро улетучивается в теплую погоду (если бак негерметичен), снижая этим октановое число бензина.

У дизтоплива есть свой эквивалент устойчивости – цетан, демонстрирующий большую задержку воспламенения от сжатия (100%). В качестве «антагониста» для него используется метилнафталин (0%).

Цетановое число современного дизтоплива – лежит в диапазоне от 45 до 55. Солярка с меньшим числом – провоцирует нелинейное нарастание давления в камере сгорания, преждевременно изнашивая ЦПГ, а с большим (58–60) – сгорает не полностью, заставляя ДВС «коптить».

Неправильно настроенное зажигание

Признаки сродни детонации двигателя — могут возникать, когда момент опережения зажигания настроен раньше, чем нужно. Сейчас это — в большинстве особенность архаичных карбюраторных силовых агрегатов, оборудованных трамблером, где момент выставлялся вручную. У ДВС снабженных электронным блоком управления зажиганием и впрыском — сбои возникают: из‐за свечей, не соответствующих по калильному числу, от перегрева, или при неисправности кислородного датчика (лямбды), по показаниям которого блок управления впрыском корректирует объем подаваемого топлива (обедняет смесь). Отдельный момент — неправильная настройка зажигания в ходе неумелого чип‐тюнинга. Но эта причина быстро выявляется диагностикой.

Свечи

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

Свеча зажигания

При работе в высоко оборотистом моторе с напряженным температурным режимом, «горячие» свечи перегреваются и могут вызвать калильное зажигание или детонацию, поэтому устанавливать рекомендуется свечи того номинала, который указан производителем.

Обедненная топливовоздушная смесь

Меньше горючего — больше воздуха, выше температура горения, выше склонность к самовоспламенению от сжатия. Большинство автомобилей с пробегом за 180 т. км, ни разу не подвергавшихся процедуре чистки форсунок — имеют проблемы со смесеобразованием и склонны к детонации. Еще одним вероятным поводом, почему могут возникать проблемы с бедной смесью и перегревом — может стать установка высокопроизводительной турбины. Излишний буст, без должного охлаждения и корректировки настроек впрыска — приводит только к повышенной нагрузке на двигатель.

Почему еще может происходить обеднение:

• Упала производительность бензонасоса.
• Забился топливный фильтр.
• Низкое давление в магистрали — клапан сливает в обратку.
• Воздушные пробки в системе.
• Отказ или неверные показания кислородного датчика (лямбда).

Независимо от того, будет ли возникать «чек» на приборной панели, ошибка лямбды – серьезно влияет на дальнейшее «поведение» автомобиля, поэтому ее надо не просто убирать, а диагностировать и устранять.

Нагар и конструктивные особенности ДВС

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

Нагар на клапанах

Устранение таких недостатков – дело завода, но иногда подобный «косяк» происходит после капитального ремонта, когда при шлифовке головки цилиндров (для увеличения степени сжатия), по краям камеры сгорания остается тонкий слой металла (не снята фаска), который позже накаляется докрасна, выполняя роль «нагара».

Неисправность системы охлаждения

Воздушная пробка в магистрали ухудшает теплоотвод и может спровоцировать перегрев головки цилиндра, из‐за которого горючее начнет вспыхивать в камере сгорания раньше предусмотренного момента — уже при впрыске.

«Закипевший» движок — это почти стопроцентная вероятность детонации, даже если с топливной системой или зажиганием все нормально.

Склонность машины к быстрому прогреву, особенно зимой, частое переполнение расширительного бачка, либо — наоборот, его сухое дно — первые признаки проблем с системой охлаждения.

Эти же проявления указывают на прогорание прокладки блока цилиндров, когда отработанные газы сквозь микротрещину попадают в антифриз. В качестве превентивной меры, нужно сменить охлаждающую жидкость, или, если она была совсем недавно заменена, просто слить в емкость, залив затем обратно в систему — по инструкции. Убедившись, что воздушной пробки нет, надо проверить, не раздувает ли радиатор и патрубки избыточное давление: снять пробку радиатора, плотно надеть на горловину презерватив или целый полиэтиленовый пакет, после — завести мотор. В исправной системе их раздувать не должно.

Проверка системы охлаждения презервативом

Нарушение условий эксплуатации мотора

Некоторые водители сознательно заливают в бак более высокооктановый или низкооктановый бензин, пытаясь сэкономить, снизить расход, или поднять скоростные характеристики авто, не тратясь на серьезный тюнинг. Такой подход не только лишит владельца машины существующей гарантии, и снизит ресурс двигателя: для высоко форсированных моторов несколько минут работы в таком режиме — смертельны.

Иногда причиной возникновения подобной проблемы в дизелях становится последствие устранения «экологичности» мотора — заглушка системы ЕГР. Замена части смеси отработанными газами, поступающими из ЕГР в цилиндры — несколько снижает температуру в камере сгорания.

Последствия детонации двигателя

Самое неприятное последствие – разрушение поверхности поршня и головки блока цилиндров. От ударных воздействий и высоких температур, металлы трескаются, крошатся, плавятся. Выгорает масло, лишая трущиеся подвижные части защиты. Перегородки между уплотнительными кольцами ломаются, их части – могут заклинить выпускной клапан, или попасть в кривошипную камеру. Иногда – поршни полностью «теряют» часть донышка. Головку блока цилиндров – ведет от перегрева, в ней тоже появляются микротрещины. Стенки цилиндра – покрываются наволокой из расплавленного металла поршня, вспарываются обломками колец, или пальцем, потерявшим опору. Если детонации двигателя удалось вовремя «купировать» пока процесс не зашел далеко – следы воздействия ограничатся отдельными «насечками» на дне поршня, которые будет видно только эндоскопом, или после разборки.

Последствия детонации

Как устранить детонации в двигателе

Немедленная защита от разрушения силового агрегата – это снижение температуры в камере сгорания: охлаждение поступающего воздуха, увеличение содержания горючего в смеси, добавление в нее теплоемких составов. Бороться с проявлениями детонации двигателя в машине призван одноименный датчик (ДД). Это пьезоэлектрический элемент, реагирующий на четко определенный вид вибрации. Активировавшись, он подает блоку управления впрыском сигнал о необходимости прибавить топлива в цилиндры — за счет чего чуть снизить температуру в камерах.

Некоторые инжекторные автомобили для стабилизации рабочего процесса и снижения температуры в цилиндрах, оборудуют тюнинговыми установками с впрыском водо-метанола, или воды (в отличие от закиси азота – автоматическим). Второй способ — установка производительного интеркулера на впуске.

Самый первый совет: сменить заправку, на которой регулярно заправляетесь. Горючее может быть «паленым», независимо от класса или стоимости — все зависит от первичного сырья и количественного содержания в нем антидетонационных присадок.

Надежное устранение явления — невозможно без ликвидации причин, которые к нему привели, и которые без полноценной диагностики найти очень сложно. Если вы замучились убирать одну за одной возможные причины и последствия детонации, но так и не избавились от нее — обращайтесь в наш техцентр, мы — точно поможем.