Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Детонация двигателя при выключении зажигания

Детонация двигателя при выключении зажигания?

Довольно часто можно услышать или прочитать такое выражение — детонация двигателя после выключения зажигания. Что при этом имеют в виду? Нередки ситуации, в основном на карбюраторных двигателях (почему именно на них — будет рассказано ниже), когда по окончании поездки водитель поворачивает ключ зажигания, а двигатель не глохнет, или начинает дергаться, словно в припадке.

Вот это явление некоторые и называют детонацией. Правомерность этого термина рассматривается в предлагаемой статье.

Что такое детонация?

Для протекания рабочего процесса в двигателях внутреннего сгорания требуются 2 условия:

  1. создание и подача в цилиндры горючей топливно-воздушной смеси;
  2. последующее ее поджигание.

На дизелях смесь воспламеняется самостоятельно за счет высокой температуры, возникающей в камере сгорания в конце хода сжатия. В бензиновом двигателе ее нужно поджечь. Для этой цели используются свечи зажигания. Как происходит процесс воспламенения в нормальных условиях?

После подачи высокого напряжения между электродами свечи образуется искра, от которой загорается горючая смесь. Если посмотреть процесс сгорания в замедленной съемке, будет видно, что факел пламени проходит последовательно весь объем камеры сгорания от свечи до наиболее удаленных стенок со скоростью около 50 метров в секунду.

Однако в некоторых случаях процесс горения происходит по-другому. После того как фронт пламени начал распространяться, из-за высокой температуры происходит самопроизвольное воспламенение смеси в сжатом объеме. Возникает волна давления, еще более ускоряющая процесс воспламенения, в результате чего процесс горения разгоняется до сверхзвуковых скоростей (от 1 до 2-х километров в секунду).

Это похоже на взрыв, отсюда и металлические звуки, вызываемые ударной волной. Причем последняя вызывает механические повреждения деталей (поршни, кольца, клапаны).

Причины, вызывающие детонацию:

  • высокая степень сжатия в цилиндрах;
  • неподходящий сорт бензина или его низкое качество (недостаточное октановое число);
  • слишком большой угол опережения зажигания;
  • движение на низких оборотах двигателя;
  • увеличение нагрузки;
  • повышенный нагрев мотора;
  • высокая температура атмосферного воздуха.

Детонация проявляется только в движении, отсюда можно сделать вывод: при выключении зажигания происходит не детонация двигателя, а что-то другое.

Основные причины детонации при выключении зажигания:

  • неподходящее топливо: если топливо не соответствует типу, необходимому для нормальной работы ДВС, происходит активное сгорание, близкое к скорости взрыва. Это случается, когда автомобиль вместо положенного АИ-95, заправляют АИ-92. Данное явление служит причиной выделения избытков тепловой энергии, которая отрицательно воздействует на работу двигателя;

Следите за качеством бензина. Заправляйтесь только на проверенных автозаправках.

  • другая причина, по которой двигатель детонирует после выключения зажигания, – чрезмерно раннее зажигание. Необходимость данной установки возникает, для повышения восприимчивости мотора к отворению дроссельной заслонки, что в свою очередь может привести к избыточному нагреванию. Ещё одна причина раннего зажигания – не подходящие свечи к данному типу двигателя. Свечи держат под контролем горючую смесь, не давая ей сильнее воспламеняться. При высокой степени горения, изменяется объём камеры сгорания, затем повышается температура;
  • перегрев – ещё одно возможное основание, чтобы понять, почему детонирует двигатель. Для этого необходимо проверить количество охлаждающей жидкости и термостат.

Длительное использование автомобиля на низких скоростях может стать причиной появления нагара. ДВС время от времени необходимы большие нагрузки при соблюдении правил дорожного движения.

Помните, что своевременное техническое обслуживание и проверка автомобиля сразу при возникновении внештатных ситуаций, сбережёт Ваш автомобиль и позволит избежать дополнительных трат и аварийных ситуаций на дороге.

Исправное состояние мотора характеризуется ровной работой без лишних резких шумов. Любое отклонение от «нормы» не приветствуется – различные стуки и посторонние лязги указывают на критический режим работы деталей. Игнорировать такую симптоматику не рекомендуется – силовая установка может выйти из строя в самый неподходящий момент. Безответственность оценивается не мелкими расходами на диагностику, а крупными затратами на капитальный ремонт.

Дизелинг

Так называют рабочий процесс в цилиндрах бензинового двигателя, протекающий подобно дизельному циклу. Как было сказано выше, детонация проявляется на работающем двигателе под нагрузкой. Значит, ее не может быть даже на холостых оборотах. Почему же не глохнет мотор с выключенным зажиганием?

Одна из причин этого феномена — чрезмерный нагрев двигателя при высокой степени сжатия в цилиндрах. После отключения зажигания коленчатый вал до полной остановки еще несколько секунд вращается по инерции, и время каждого такта увеличивается. Поскольку зажигание выключено, новых вспышек сначала нет.

В какой-то момент высокая температура воздушной смеси в течение увеличившегося промежутка времени приводит к такому нагреву смеси, что она самопроизвольно, при отсутствии искры, воспламеняется. То есть, воспламенение осуществилось по-дизельному. Коленчатый вал получил крутящий импульс и начал вращаться.

Однако с увеличением частоты вращения продолжительность такта сжатия сократилась, и смесь не успевает нагреться до температуры воспламенения. Вспышки прекращаются, и двигатель останавливается. Но тут снова увеличивается длительность времени сжатия, нагревшаяся смесь снова начинает воспламеняться, и так может продолжаться какое-то время.

Чаще всего двигатель все-таки останавливается сам. Если же этого не происходит, его нужно заглушить принудительно. Для этого достаточно включить передачу и отпустить педаль сцепления. При увеличившейся нагрузке мотор наконец заглохнет.

Дизелинг в общем-то — безобидный процесс. Вреда двигателю не приносит никакого, притом что случается довольно редко. Более того, это явление свидетельствует, что компрессия двигателя — отличная, — значит износа деталей шатунно-поршневой группы нет.

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 ГБЦПрогар поршня

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).

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.

Калильное зажигание

Есть еще одно явление, приводящее к тому, что отключаемый двигатель продолжает работать. Это так называемое калильное зажигание, или «калилка», как говорят водители.

Суть его в том, что в рабочей камере некоторые детали (свечные электроды, кромка камеры сгорания в поршне, кромки выпускных клапанов) перегреваются до такой температуры, что играют роль запальной свечи. Двигатель с выключенным зажиганием продолжает работать как ни в чем не бывало.

Объясняется это тем, что воспламенение смеси происходит не от запальной свечи, а от наиболее горячей детали в камере сгорания. Вместо детали эту функцию может выполнять раскаленный слой нагара.

Есть некая аналогия со свечой накаливания в дизельном двигателе, однако в целом рабочий процесс происходит как и положено бензиновому мотору. В отличие от дизелинга, калильное зажигание весьма опасно тем, что его трудно заметить при движении, поскольку сопровождающие стуки заглушаются ревом мотора. А поскольку вызывается оно перегревом деталей двигателя, что само по себе должно насторожить, процесс этот, не будучи вовремя остановлен, приведет к еще худшим последствиям.

Результатом незамеченного калильного зажигания может быть: прогар или оплавление поршней, клапанных тарелок. Наименее опасный случай — оплавление свечных электродов.

Поэтому при подозрениях на «калилку» в первую очередь следует проверить свечи зажигания.

Читать еще:  Bitdi двигатель что это такое

Видео — причины и последствия детонации

Рекомендуем посмотреть:

  • Почему происходит детонация в двигателе
  • Детонация при глушении двигателя


Причины детонации дизельного двигателя


Из за чего происходит детонация в двигателе

  • Датчик детонации резонансного типа
  • Дизелинг или калилка?

    После теории можно «вернуться к нашим баранам». В начале статьи было сказано, что остановленный двигатель может работать только на карбюраторных движках. Объясняется это тем, что на дизельных и впрысковых моторах, как правило, имеется электромагнитный клапан отключения подачи топлива, работающий от ключа зажигания. После поворота ключа горючее в цилиндры не поступает, и «детонировать» больше нечему.

    Как же узнать, в чем заключается причина, что двигатель после остановки якобы детонирует. Хотя, как было показано выше, термин «детонация» к этому случаю не подходит. На самом деле имеет место калильное зажигание, или дизелинг. Но что конкретно?

    Уже было сказано, что «калилка» возможна как на работающем моторе, так и при выключенном зажигании. Что касается дизелинга, то он существует только на выключенном двигателе. Основные признаки двух явлений:

    • Если после остановки мотора он работает словно в конвульсиях, то есть: схватит — заглохнет, схватит — заглохнет, — значит, имеет место дизелинг. Переменный характер вспышек обьясняется изменяющимся временем нагрева рабочей смеси для ее самовоспламенения.
    • Признаком калильного зажигания является спокойная, ровная работа двигателя при выключенном зажигании. В этом случае вспышки инициируются раскаленными деталями двигателя, играющими роль свечей зажигания.

    Датчик детонации автомобильного мотора

    Датчик детонации двигателя необходим для регистрации неправильного горения топливовоздушной смеси (ТВС). В случае неисправности ДД ECM (Engine Control Module) переводит мотор в аварийный режим, ограничивая мощность и скорость реакции на педаль газа. Рассмотрим признаки неисправности датчика, его устройство и способы диагностики.

    Чем опасна детонация для двигателя?

    Для эффективного преображения возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движения коленчатого вала максимальное давление в камере сгорания на такте рабочего хода должно достигаться примерно на 15-20° после верхней мертвой точки (ВМТ). При этом топливно-воздушная смесь поджигается дуговым разрядом искры зажигания, а скорость распространения фронта пламени не превышается 30-40 м/с.

    В случае излишнего нагрева воздуха в конце такта сжатия, появления в камере сгорания частиц с излишне высокой температурой, топливная смесь самовоспламеняется. Скорость распространения фронта пламени при этом достигает 2000 м/с. Такой взрывообразный характер детонации приводит к повышенной нагрузке на детали кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и цилиндропоршневой группы (ЦПГ). Последствия детонации:

    • прогорание клапанов и поршня;
    • разрушение поршневых перегородок;
    • прогар прокладки головки блока цилиндров;
    • локальный перегрев поршней, стенок цилиндров и связанная с этим потеря эластичности поршневых колец;
    • ускоренный износ деталей ЦПГ. Взрывообразное горение разрушает масляную пленку, провоцируя сухое трение;
    • оплавление электрода свечи зажигания.

    Причины детонирования топлива

    1. Несоответствие октанового числа бензина степени сжатия в двигателе.
    2. Низкое калильное число свечей зажигания. Самовоспламенение ТВС происходит от контакта с раскаленным электродом.
    3. Ранний угол опережения зажигания.
    4. Отложения в камере сгорания. При большом скоплении нагара на поршнях и клапанах уменьшается площадь камеры сгорания, что естественным образом ведет к увеличению степени сжатия. Детонация может появиться еще и вследствие контакта ТВС с перегретыми частичками масляных отложений.
    5. Слишком бедная смесь. Избыток воздуха ускоряет окислительную реакцию топлива с кислородом и повышает риск самовоспламенения смеси.

    Принцип работы датчика детонации

    Видео: Датчик детонации. Зачем нужен. Как работает. Как диагностировать.

    Работа датчика основывается на характеристике пьезоэлектриков преобразовывать воздействующую на них механическую энергию давления в разность потенциалов на их противоположных сторонах. Ударная волна, возникающая при детонировании, приводит к вибрациям стенок двигателя и деформации пьезоэлемента. Изменение формы последнего провоцирует появление напряжения, которое используется как выходной сигнал датчика детонации. Величина напряжения прямо пропорциональна силе вибраций, воздействующих на чувствительный элемент.

    В зависимости от типа электронной схемы, использующейся для усиления и преобразования сигнала, различают резонансные и широкополосные датчики. Первый тип измерителя предполагает превышение порогового уровня лишь на одной (резонансной) частоте детонирования. Такие датчики устанавливались на ранних версиях ВАЗовских моторах с инжекторной системой питания. В широкополосных измерителях амплитуда выходного напряжения превышает пороговый уровень в определенном диапазоне частот, возникающих в двигателе при детонации.

    Устройство датчика детонации

    Устройство широкополосного датчика детонации:

    1. Контактные шайбы, являющиеся выводами для регистрации напряжения.
    2. Пьезоэлемент.
    3. Инерционная масса, воздействующая при вибрациях на чувствительный элемент.
    4. Тарельчатая пружина, обеспечивающая прилегание инерционной массы к чувствительному элементу.
    5. Болт крепления.
    6. Корпус.
    7. Электрический разъем.


    Устройство ДД резонансного типа:

    • корпус с резьбой;
    • пьезоэлектрический кристалл;
    • пружина;
    • шунтирующий резистор;
    • электрический разъем;
    • подвижная опора;
    • резистор.

    Датчик детонации двигателя стоит непосредственно в блоке, вблизи одного из цилиндров. На V-образных моторах датчиков будет как минимум 2 – по одному на каждую ГБЦ соответственно.

    Предохранительные меры

    Сигнал с датчика подается в ECM. Детонация в двигателе является причиной для резкого отката угла опережения зажигания в сторону запаздывания. При следующих циклах работы мотора угол ступенчато уменьшается до тех пор, пока снова не будет зарегистрировано детонационное сгорание. Нередко, когда двигатель детонирует, происходит не только откат УОЗ (угол опережения зажигания), но и обогащение топливовоздушной смеси. Таким образом удается подстраиваться под изменяющиеся параметры работы, удерживая двигатель в зоне наибольшей эффективности.

    Симптомы неисправности

    В случае поломки датчика двигатель переходит в аварийный режим, выставляя поздний УОЗ. Неисправность датчика детонации проявляется потерей мощности, увеличенным расходом топлива, провалами при резком нажатии на газ. Если мотор по какой-то причине не переведен в аварийный режим, при движении под нагрузкой и попытках резких ускорений вы услышите характерный металлический дребезг.

    Система самодиагностики

    Поскольку датчик детонации влияет на исправность двигателя, ECM современных автомобилей имеет развитую систему самодиагности. ЭБУ двигателя не только регистрирует детонационное сгорание, но и «слушает» фоновый шум работающего двигателя. Если уровень шума с датчика детонации ниже порогового значения в течение 10 с и более, в энергонезависимой памяти ЭБУ регистрируется ошибка датчика. Каждому типу регистрируемой неисправности присваивается определенный код, который может быть считан диагностическим прибором.

    Благодаря резистору, встроенному в схему управления, ECM способен определить обрыв цепи и короткое замыкание на массу. При этом возможна как неисправность датчика детонации, так и проблема с проводкой. Поскольку сигнал датчика важен не только для сохранения мотора, но и для контроля уровня токсичности выхлопных газов, ошибки по нему сопровождаются загоранием на приборной панели лампы Check Engine.

    Проверка датчика детонации

    Сигнал ДД представляет собой синусоиду с определенной частотой и амплитудой. Датчик не требует питания и не пропускает через себя ток, поэтому проверить его обычным мультиметром можно только на предмет обрыва встроенного шунтирующего резистора (защищает цепь от короткого замыкания).

    Адекватная проверка датчика детонации возможна только с помощью осциллографа. Диагностировать датчики можно без снятия с автомобиля. Для этого подключитесь к сигнальному выводу и нанесите 3 точных удара металлическим предметом вблизи датчика. Сигнал должен быть без провалов и с четко выраженными затухающими колебаниями. Потеря сигнала свидетельствует о дребезге контактов внутри измерителя.

    Видео: Датчик детонации ДД Проверка не снимая с авто

    Особенности V-образных ДВС

    В случае ошибки на один из датчиков детонации необходимо поменять их разъемы местами. Если доступ к датчикам затруднен, изучите электрическую схему. Вероятно, что провода от датчиков приходят на общий коннектор. Разъединив разъем, вы сможете обмануть ЭБУ двигателя, установив соответствующие перемычки между «папой» и «мамой».

    Удалите ошибки с памяти ECM, запустите и прогрейте двигатель. Проведите тестовую поездку для возобновления кода неисправности (на приборной панели загорится Check Engine).

    Если ошибка с Bank 1 изменилась на Bank 2 и наоборот, значит, проблем с проводкой от измерителя к блоку управления нет, а неисправность в самом датчике. В случае сохранения ошибки по одной и той же ГБЦ следует прозвонить проводку на предмет обрыва. Для этого воспользуйтесь мультиметром в режиме омметра. Один из щупов подключите к проводу разъема со стороны датчика, а второй к его ответной части, приходящей на ЭБУ. Проверьте, не замкнул ли сигнальный провод на массу. Для теста один из щупов подключите к сигнальному выводу разъема датчика, а вторым коснитесь массовой клеммы АКБ. Сопротивление незамкнутого провода должно быть больше 20 мОм.

    Читать еще:  Давление в цилиндре двигателя qg15

    Рекомендации по замене датчика

    Поскольку датчик детонации двигателя нужен для регистрации вибраций стенок блока цилиндров, при его установке важно соблюсти рекомендованный производителем момент затяжки. Неплотное прилегание, грязь между привалочными плоскостями либо превышенное усилие затяжки приведут к искажению сигнала и возобновления ошибки.

    Детонация — это. Детонация двигателя: причины и послествия

    Как известно, работа мотора основывается на сгорании топливно-воздушной смеси в цилиндрах. Процесс этот очень быстрый и цикличный. Несмотря на всю простоту схемы работы, важно достичь точности в дозировании кислорода, топлива, а также в моменте открытия впускных и выпускных клапанов. В сегодняшней статье мы поговорим о таком явлении, как детонация. Это будет полезно каждому автомобилисту.

    Характеристика

    Итак, что такое детонация? Это губительное для двигателя явление. Детонация возникает тогда, когда воспламенение горючей смеси происходит раньше положенного времени. Таким образом, она взрывается еще до подачи искры свечой.

    Октановое число бензина

    Это, пожалуй, самая распространенная причина детонации двигателя ВАЗа и многих других моделей. Именно низкое качество топлива вызывает проблемы с двигателем. Октановое число означает, какую степень сжатия может перенести это топливо. Чем выше значение, тем лучше. Для большинства легковых автомобилей производитель рекомендует использовать 95-й бензин. Но остались также автомобили, успешно работающие и на 92-м. В принципе, если качество топлива нормальное, можно заливать АИ-92 в современную машину, где прописан АИ-95. Детонация не произойдет. Увеличится разве что расход топлива на пару процентов. Но если использовать 80-й (или того хуже — 72-й), проблемы будут необратимы.

    Нагар на стенках цилиндров

    Топливо после возгорания должно самоочищаться. Но со временем может оставаться нагар. Эта проблема свойственна двигателям 20-летней давности с пробегом более 350 тысяч километров. За этот период времени на стенках образуется достаточный нагар. Как он может стать причиной детонации? Все очень просто. С увеличением количества нагара уменьшается объем цилиндра. Соответственно, возрастает степень сжатия. В итоге смесь самопроизвольно взрывается.

    Также отметим, что исключить образование нагара можно путем перехода на газобаллонное оборудование. Это топливо безвредно для двигателя и имеет октановое число 102. Нагар от газа не образуется, как от бензина. К тому же стоимость такого топлива вдвое меньше.

    Свечи

    Это неотъемлемая составляющая любого двигателя. Именно свеча формирует искру для дальнейшего воспламенения горючей смеси в цилиндрах. Ресурс данных элементов составляет порядка 60 тысяч километров. Далее могут возникать пробои в зажигании. Свеча может формировать искру недостаточной мощности либо вовсе ее не вырабатывать. В результате двигатель начинает троить. Это хорошо заметно на холостых оборотах. Мотор будет работать нестабильно. На ходу вы ощутите заметный упад мощности и динамики. При этом возрастает расход топлива.

    Для повседневной эксплуатации в режиме «город/трасса» достаточно «холодных» элементов. А вот если автомобиль используется на кольцевых гонках или в драг-рейсинге, несомненно стоит выбирать «горячие» свечи. Но опять же конкретное калильное число (оно начинается от 9 и заканчивается 30) зависит от марки вашего автомобиля и рекомендаций производителя.

    Немаловажным параметром является и наличие резистора на свечах. Узнать, оснащен ли элемент данной составляющей, можно по маркировке. Так, на изоляторе будет видна буква R.

    Датчик детонации

    На современных автомобилях процесс возгорания контролируется автоматически. ЭБУ воспринимает сигнал со всех датчиков и формирует соответствующие импульсы. Так происходит корректировка параметров горючей смеси и других данных. Где стоит датчик детонации? Элемент находится на блоке двигателя. На автомобилях ВАЗ устанавливается между вторым и третьим цилиндром. Может быть одно- и двухконтактным. Элемент призван реализовать весь потенциал мощности двигателя и снизить при этом расход топлива, исключая явление детонации.

    Как поменять?

    Для его замены нам понадобится накидной ключ на 13. Итак, откручиваем болт крепления датчика против часовой стрелки. Далее вынимаем штекер с проводами питания. Для этого нужно надавить на скобу-фиксатор. Тянем за штекер в сторону и вынимаем элемент. Установку следует производить в обратной последовательности. Также рекомендуется осмотреть состояние штекера. Недопустимо, чтобы его клеммы были надломанными или окисленными.

    Последствия

    При несвоевременных вспышках топлива двигатель терпит колоссальные нагрузки. В первую очередь страдают поршневые кольца, впускные и выпускные клапаны. Как мы уже сказали ранее, при детонации часть топлива может оставаться на стенках цилиндров. Так оно выжигает масляную пленку, и элементы работают «на сухую». Выгорают также и электроды свечей. Температура в камере сгорания заметно увеличивается. Доходит до того, что поверхность поршней попросту оплавляется. Прогорают и клапаны. На стенках цилиндров образуются задиры. Если игнорировать данную проблему и дальше, произойдет залегание колец. Мотор будет подлежать капитальному ремонту.

    Заключение

    Итак, мы выяснили, что такое детонация и как проверить датчик детонации. Это разрушительный процесс для любого двигателя. Мотор может потребовать капитального ремонта, а то и вовсе замены. Как вывод – не стоит экономить на свечах и заливать намеренно дешевый бензин. Все это может спровоцировать явление детонации.

    Детонация в бензиновом двигателе

    Причина детонации

    В обычных условиях рабочая смесь топлива с воздухом воспламеняется от свечи зажигания, после чего пламя равномерно распространяется в камере сгорания со средней скоростью около 20 м/с. При неравномерном воспламенении рабочей смеси температура и давление воспламеняющейся смеси резко повышаются, так же, как давление и температура невоспламененной смеси. Если при этом в нескольких местах превышается критическая температура, возникают очаги самовоспламенения, вызывающие неравномерное ударное возгорание остатка рабочей смеси. Неравномерный процесс сгорания образует сильные ударные волны, вызывающие звонкий детонационный звук при достижении поверхности цилиндра.

    Способы предотвращения детонации

    На практике существуют три вида мероприятий по предотвращению детонации.

    1. Предотвращение детонации при эксплуатации двигателя, когда она возникает во время движения автомобиля и необходимы срочные меры для предотвращения сильных повреждений двигателя.
    2. Предотвращение возможной детонации при разработке двигателя, когда используется комплекс мер для противодействия появлению детонации.
    3. Предотвращение возможной детонации путем разработки топлива с высокой детонационной стойкостью.

    1. Предотвращение детонации при эксплуатации двигателя.

    Во время движения автомобиля детонация может возникнуть при разгоне или движении с большой скоростью. В обоих случаях двигатель сильно перегружается.

    Детонация при разгоне возникает при ускорении транспортного средства с низких оборотов коленчатого вала путем резкого нажатия на педаль «газа». При этом резко увеличивается подача рабочей смеси в цилиндры, избыток смеси не успевает сгорать вовремя и догорание смеси вызывает детонационные процессы. В таком случае помогает переключение на следующую передачу (при наличии механической коробки передач), когда при той же мощности двигателя повышается частота вращения коленчатого вала, а крутящий момент уменьшается. Наполнение и вентиляция цилиндров двигателя происходят более равномерно, не остается сгорающих избытков рабочей смеси и детонация исчезает.

    Детонация при движении с большой скоростью возникает с выходом двигателя на излишне высокую частоту вращения коленчатого вала. Ее можно легко не заметить, и так как не принимаются никакие меры, это нередко приводит к прогоранию поршня. В этом случае достаточноснизить скорость, то есть уменьшить подачу рабочей смеси в цилиндры. Двигатель выйдет на оптимальный режим работы и детонация исчезнет. Если детонация возникает в двигателе, работающем на обычном бензине, поможет замена на бензин высшего качества.

    Кроме того, можно снизить склонность двигателя к детонации, настроив угол опережения зажигание на «поздний». При «позднем» зажигании давление в цилиндрах остается низким, а топливо не так часто самовоспламеняется. Обратной стороной такого решения является снижение мощности двигателя и увеличения расхода топлива.

    2. Предотвращение возможной детонации при разработке двигателя.

    Выбор степени сжатия

    Степень сжатия следует выбирать настолько высокую, насколько это возможно для работы двигателя без детонации на имеющемся в продаже бензине.

    Обычный бензин позволяет выбрать степень сжатия E до 9.

    Бензин высшего качества позволяет выбрать степень сжатия E от 8,5 до 11. При расчетах необходимо учитывать, что высокое значение степени сжатия увеличивает мощность двигателя и снижает расход топлива.

    Положение свечи зажигания

    Склонность двигателя к детонации снизится, если пламя будет распространяться от горячих частиц смеси к холодным. Самым горячим местом в камере сгорания является выпускной клапан. Рядом с ним должна устанавливаться свеча зажигания.

    Рис. Хорошее охлаждение камеры сгорания предотвращает детонацию

    Форма камеры сгорания

    Форма камеры сгорания также влияет на возникновение детонации. Единая камера сгорания менее предрасположена к детонации, чем разделенная.

    Частицы рабочей смеси, которые поздно охватываются пламенем, должны сохранять низкую температуру с помощью хорошо охлажденных стенок камеры сгорания для предотвращения преждевременного воспламенения. Вихревое движение топливовоздушной смеси в камере сгорания поддерживает равномерный состав смеси и распределение температур. Пламя распространяется по камере сгорания быстрее, что не вызывает взрывных реакции при сгорании. Вихревое движение смеси обеспечивается геометрией впускного канала, а также соответствующей формой камеры сгорания и поршня, что закладывается на стадии проектирования двигателя. Во впускных каналах сложной геометрии увеличивается аэродинамическое сопротивление движению потока рабочей смеси, поэтому наполнение цилиндров и, соответственно, литровая мощность двигателя снижаются.

    Читать еще:  Toyota camry сколько ходит двигатель

    Охлаждение

    Посредством хорошего охлаждения двигателя снижается температура рабочей смеси и она остается менее склонной к самовоспламенению. Жидкостное охлаждение двигателя имеет больше преимуществ, чем воздушное.

    При использовании алюминиевых сплавов вместо чугуна температура головки блока цилиндров остается низкой вследствие в три раза большей теплопроводности.

    Электронная система предотвращения детонации

    Детонация исчезает, если установить угол опережения зажигания в «позднее» положение. Для этого используется электронная система предотвращения детонации в сочетании с электронной системой зажигания. Датчик детонации, установленный на двигателе (датчик ускорения), улавливает детонационные вибрации, например, блока цилиндров двигателя. Сигналы датчика детонации анализируются микропроцессором, который при необходимости перестраивает работу системы зажигания согласно уровню детонации, например, на 1 градус угла поворота коленчатого вала в направлении «позднее», пока детонационные вибрации не перестанут улавливаться.

    Если детонация не улавливается, электронная система зажигания управляет работой двигателя в обычном режиме. При этом, правда, возможно приближение работы двигателя к зоне возможного возникновения детонации. В противоположность этому в двигателе без электронной системы предотвращения детонации режимы работы удерживаются на относительно большой дистанции от зоны возможного возникновения детонации. Следует, однако, учитывать, что работа двигателя вблизи этой зоны означает большую литровую мощность двигателя и меньший удельный расход топлива. В двигателях с электронной системой предотвращения детонации также может увеличиться степень сжатия; кроме того, они не чувствительны к топливу с незначительным октановым числом.

    3. Предотвращение возможной детонации путем разработки топлива с высокой детонационной стойкостью.

    Рис. Детонационная стойкость углеводородов

    Горючее получают путем перегонки нефти, которая представляет собой множественные соединения углеводородов, имеющих различную детонационную стойкость. Дистиллят нефти подвергается химическим процессам для обогащения антидетонационными углеводородами.

    При перегонке нефти получается бензин с диапазоном кипения 40-215 °С. Его удельная теплота сгорания составляет Нп

    43 000 кДж/кг. Бензин разделяют на обычный бензин (плотность р — 0,74 г/см3), бензин высшего качества (р

    0,76 г/см3) и бензин наивысшего качества. Детонационная стойкость разных сортов бензина различается вследствие различного состава. Октановые числа бензина по исследовательскому методу (ROZ) по меньшей мере, должны быть равны следующим величинам:

    • обычный бензин ROZмин= 91
    • бензин высшего качества ROZмин = 95
    • бензин наивысшего качества ROZмин = 98

    Раньше для увеличения детонационной стойкости в бензин добавляли соединения свинца. Так как свинец и его соединения ядовиты и несут угрозу для окружающей среды, свинцевание бензина было запрещено на законодательном уровне. Исключением является этилированный бензин высшего качества с октановым числом ROZмин = 98 (максимальное содержание свинца 0,15 г/л). Так как все современные двигатели оснащены каталитическими нейтрализаторами для очистки отработавших газов, они не должны работать на этилированном бензине. Свинец и его соединения покрыли бы поверхность нейтрализатора и вступили с ней в химическую реакцию. Вследствие этого очистка отработавших газов стала бы невозможной.

    Те соединения свинца, которые раньше добавлялись в бензин для повышения детонационной стойкости, называются антидетонаторами.

    В качестве антидетонаторов использовались тетраметилсвинец (Рb(СН3)4) и тетраэтилсвинец (Рb(С2Н5)4). Оба соединения свинца очень ядовиты. Их действие заключается в том, что они вследствие высокой температуры распадаются до воспламенения смеси в камере сгорания, и возникающий свинцовый порошок предотвращает преждевременное самовоспламенение смеси.

    Чтобы во время сгорания не образовывался оксид свинца, который способен ускорить износ цилиндра, в бензин добавляют соединения брома и хлора. При высокой температуре в камере сгорания двигателя свинец образовывает бромид свинца или хлорид свинца. Эти два очень ядовитых соединения свинца становятся газообразными при температуре около 800 °С и выводятся из двигателя вместе с отработавшими газами. Они считаются вредными примесями в отработавших газах и приводят к загрязнению воздуха.

    Добавление в бензин спиртов, например, метанола, также повышает детонационную стойкость топлива. Разумеется, при добавлении большого количества, равного 15%, топливная аппаратура системы питания двигателя должна быть специально настроена на смесь бензина и спирта.

    Определение детонационной стойкости бензина

    Детонационная стойкость бензина выражается в его октановом числе.

    Октановое число бензина указывает на то, что данный вид топлива обладает такой же детонационной стойкостью, что и эталонная сравнительная смесь углеводородов — изооктана и нормального гептана. Так как изооктан имеет октановое число 100, а нормальный гептан — октановое число 0, то октановое число 80 означает, что детонационная стойкость бензина равна детонационной стойкости смеси из 80% (объемных частей) изооктана и 20% (объемных частей) нормального гептана. Детонационная стойкость растет с увеличением октанового числа.

    Определение октанового числа выполняется на соответствующем испытательном стенде с использованием эталонного двигателя для оценки детонационной стойкости различных видов топлива. Эталонным в данном случае считается одноцилиндровый четырехтактный бензоиновый двигатель с термосифонной системой жидкостного охлаждения, в которой отсутствует помпа, а охлаждающая жидкость испаряется, и пар низкого давления конденсируется в радиаторе, а затем в виде конденсата возвращается в рубашку охлаждения. Степень сжатия двигателя во время испытаний может изменяться в границах между 4 и 18.

    Существует два стандартизированных метода испытаний: исследовательский метод и моторный метод. Соответственно, результатами являются исследовательское октановое число бензина (ROZ) и моторное октановое число бензина (MOZ). Различия основных параметров обоих методов указаны в таблице.

    Таблица. Различия параметров исследовательского и моторного методов

    В моторном методе смесь воздуха и бензина нагревается позади карбюратора, а в исследовательском методе — воздух нагревается перед карбюратором.

    Эталонный двигатель запускается и соединяется с большим электрическим генератором, в котором крутящий момент от эталонного двигателя возбуждает электрический ток, создающий тормозной момент. Измерение октанового числа всегда проводится в режиме сильной детонации при сгорании рабочей смеси. При этом коэффициент избытка воздуха регулируется так, чтобы получить детонацию максимальной интенсивности. Индуктивный датчик и электронный усилитель сигналов замеряют уровень детонации и выводят показания на дисплей специального прибора — детонометра. Компрессия двигателя настраивается таким образом, чтобы показания детонометра исследуемого бензина находились в середине шкалы прибора. Затем в систему питания вводятся две сравнительные смеси, чьи октановые числа различаются лишь на две единицы. Одна сравнительная смесь должна вызывать более сильную, а вторая более слабую детонацию, чем бензин. Посредством линейной интерполяции определяется и округляется до десятых долей октановое число бензина.

    Рис. Определение октанового числа бензина

    Один и тот же бензин, испытанный по моторному методу, имеет меньшее октановое число, чем выявленное по исследовательскому методу. Октановое число, определяемое по моторному методу, в современном бензине меньше примерно на 10 единиц, чем октановое число, определяемое по исследовательскому методу. Данная разница обусловлена тем, что соотношение олефинов и ароматических углеводородов в двух методах испытаний отличаются. На сегодняшний день исследовательское октановое число в бензине равно приблизительно 92, а в бензине высшего качества — 95 единиц. Октановое число, определяемое по исследовательскому методу, указывает на то, как ведет себя топливо при ускорении (детонация при разгоне).

    Октановое число, определяемое по моторному методу, наоборот, указывает на поведение при большой нагрузке (детонация при высокой частоте вращения коленчатого вала).

    Наряду с исследовательским и моторым октановыми числами существует также октановое число, определяемое по дорожному методу (SOZ). Оно определяется методом дорожных испытания транспортного средства согласно «модифицированному дорожному методу». В прогретый двигатель подаются различные сравнительные смеси из изооктана и нормального гептана. Автомобиль сначала ускоряется до максимальной скорости на прямой передаче, позволяющей плавное движение без рывков. Угол опережения зажигания регулируется до тех пор, пока не исчезнет детонация. В результате данные испытаний образуют базовую кривую, отображенную на рисунке.

    Рис. Определение октанового числа по дорожному методу

    Затем по тому же методу определяется установка зажигания, при которой начинается детонация, для исследуемого бензина. По базовой кривой определяется октановое число бензина по дорожному методу. Эта величина в различных двигателях будет иметь различные значения для одного и того же бензина.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector