Что означает детонация двигателя

Те, кто застал времена «Жигулей», помнит, как после заправки бензином другого качества иногда приходилось вручную корректировать угол опережения зажигания – чтобы от детонации не звенели поршневые пальцы. Бензин стал лучше, а регулировать зажигание больше не нужно. Двигатель борется с детонацией сам. Как он это делает?

С момента появления двигателей внутреннего сгорания детонация была одной из основных проблем инженеров. Для увеличения отдачи у моторов повышали степень сжатия, температура и давление в конце такта сжатия росли, и рабочая смесь детонировала. Проблему усугубило появление наддува: чем выше давление в цилиндрах – тем выше склонность к детонации.

На надувных двигателях пришлось понижать степень сжатия и применять высокооктановый бензин, но это не решило проблему полностью. Оставалось только регулировать угол опережения зажигания: чем позже возникает искра – тем меньше пик давления, а значит, и меньше вероятность детонации. Выход найден? Тоже не совсем: при позднем зажигании снижается мощность двигателя.

К слову, на авиационных моторах с детонацией боролись при помощи обычной воды. При взлете требуется максимальная отдача двигателя, а потому делать позднее зажигание – не лучшее решение. Поэтому во впускной коллектор впрыскивали воду, она испарялась в камере сгорания, снижала температуру и предотвращала детонацию. На автомобилях такую систему применять пробовали, но она не прижилась за счет своей конструктивной сложности и капризности.

С 1920-х годов начал применяться тетраэтилсвинец − наличие этой присадки повышало детонационную стойкость бензина. Запретить применение этого вредного для здоровья вещества удалось только к 1996-му году в США, и к 2000-му году в Европе. Но тетраэтилсвинец тоже не решил проблему, и не исключил детонацию. Услышав характерный металлический звон после заправки бензином с другим октановым числом, или просто при повышении температуры воздуха, водитель мог подкрутить трамблер, и выставить зажигание чуть позже.

Электроника

В 1970-е годы начался массовый переход с карбюраторов на впрыск топлива, а вместо контактной системы зажигания начала применяться электронная. Появилась возможность корректировать угол зажигания в процессе работы двигателя. Добиваясь максимальной отдачи двигателя, электроника выставляет более ранее зажигание, стараясь не перейти ту границу, за которой начнется детонация. Как можно определить эту границу? Один из вариантов − так же, как это делает человек: на слух.

Одними из первых детонационные датчики, основанные на этом принципе, появились на автомобилях Toyota в 1980-м году. Датчик назывался резонансным, и представлял собой пьезоэлемент, настроенный на звуковые вибрации, возникающие при детонации. От этих вибраций в датчике возникает резонанс, блок управления двигателем узнает об этом по увеличению напряжения, и выставляет угол зажигания чуть позже. В общем-то, подобный принцип используется и по сей день, изменился только инструментарий.

Виды датчиков

У резонансных датчиков выявились недостатки. Двигатель издает много вибраций, и выделить из них детонационные − не так просто. Позже было установлено, что частота детонационных вибраций зависит от диаметра цилиндров, соответственно − для каждого конкретного двигателя подбирался определенный тип датчика. Это было лишь частичным решением вопроса: датчики настраивались так, чтобы выявлять детонацию в самом тяжелом режиме работы двигателя, но детонация может возникать и в других режимах.

Следующим шагом стал широкополосный датчик: он универсален и подходит к любому двигателю. По-простому говоря, датчик слушает все шумы, а блок управления двигателем раскладывает их на компоненты, и находит те, которые относятся к детонации. Датчики, основанные на таком принципе, используются с 1980-х годов по настоящее время. Сегодня в двигателях может применяться несколько датчиков детонации − это зависит от конструкции мотора (рядный, V-образый или оппозитный) и от количества цилиндров. Например, в двигателе V12 может присутствовать до шести датчиков детонации.

Параметры

Наличие системы контроля детонации позволяет двигателю работать на бензине с разным октановым числом, например большинство двигателей BMW рассчитано на диапазон октанового числа 92. 98. Именно поэтому машины с одинаковыми моторами поставляются как в развитые страны, так и в страны третьего мира, где качество бензина не всегда соответствует стандартам. Даже на не самом хорошем бензине современные машины ездят, не напрягая владельца детонационным звоном. Естественно, есть пределы качества бензина, поскольку угол опережения зажигания регулируется, как правило, в пределах 10. 15 градусов.

Что будет, если датчик детонации откажет? Загорится «Check Engine», контроль детонации прекратится, и двигатель перейдет на заложенную в памяти карту аварийной работы − то есть, более поздний угол зажигания. Как будет вести себя при этом машина − возможны варианты.

Кто из автопроизводителей первым стал серийно выпускать легковые автомобили с турбомоторами? Яркий след в истории оставили Saab 99 Turbo и Mercedes-Benz 300 SD, но они были не первыми. А первыми стали Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile F-85 Jetfire 1962-го года (на фото). Oldsmobile интересен не только наличием турбины. Для борьбы с детонацией двигатель был оснащен системой впрыска воды в цилиндры – как на некоторых авиамоторах. Это позволило не снижать степень сжатия. Чтобы вода не замерзала в холодное время, ее смешивали с метанолом. По сравнению с атмосферным аналогом, мощность турбированного двигателя выросла со 188 до 218 л.с., крутящий момент – с 312 до 408 Нм. По нынешним меркам прирост не большой, но для того времени это было серьезно.

Один и первых автомобилей с системой контроля детонации − Toyota Crown Turbo 1980-го года. Рядный 2,0-литровый 6-цилиндровый инжекторный турбодвигатель развивал 147 л.с. и 211 Нм. За возникновением детонации следил резонансный пьезодатчик.

Как известно, на турбомоторах на детонацию влияет не только угол опережения зажигания, но и давление наддува. В принципе, можно регулировать и его. На Saab 900 Turbo APC 1982-го года − первом европейском автомобиле с системой контроля детонации − корректировалось именно давление наддува, а не угол опережения зажигания.

Один из вариантов широкополосного пьезодатчика датчика детонации. Если в двигателе несколько датчиков, то крайне не рекомендуется менять их местами. Работоспособность датчика определить просто: подключить вольтметр, и постучать по корпусу. Если при постукиваниях возникают скачки напряжения, значит, датчик исправен.

Детонацию можно контролировать не только с помощью датчиков. В 1994-м году Saab на модели 9000 применил систему, в которой детонация определялась по величине ионного тока между электродами свечи зажигания. Суть проста: чем выше давление в цилиндре − тем больше ионов в газе. Этот метод точнее, особенно на высоких оборотах, то есть − при высоком уровне шума, и не требует установки нескольких датчиков на многоцилиндровых моторах. Но такая система обходится дороже, а потому не является массовой. Тем не менее, ее применяют, например − на двигателе V10 BMW M5 E60.

Примерная схема, как происходит корректировка угла опережения зажигания. Например, при возникновении детонации угол сдвигается на 3 градуса позже. Не помогло? Тогда еще на три градуса, и еще, если надо − до тех пор, пока детонация не исчезнет. При совсем плохом бензине / высокой температуре / большой нагрузке двигатель переходит на низкооктановые карты − то есть, самый поздний угол зажигания из возможных. Но поздний угол − это ухудшенная динамика и не оптимальный расход топлива, а потому электроника начинает нащупывать границу возникновения детонации, сдвигая угол опережения зажигания в сторону более раннего на один градус с удержанием в этом режиме, потом еще на один градус, и так далее.

В любом случае с заменой лучше не затягивать. В современном двигателе все взаимосвязано, а датчик детонации является одним из приоритетных инструментов контроля, и его правильное функционирование влияет на работу всего мотора.

Сегодня инженеры стараются не просто контролировать возникновение детонации, но и отодвигать границу ее возникновения. В этот процесс вносят свою лепту множество факторов. Один из них − применение алюминия в качестве материала для блока и головок цилиндров. Алюминий обладает большей теплопроводностью, а поскольку тепло отводится быстрее, то температура в камере сгорания становится ниже. Свою роль играет и непосредственный впрыск, так как испарение топлива прямо в камере сгорания также снижает температуру в цилиндрах. Применяются и более сложные решения например Volkswagen разработал довольно сложную двухконтурную систему охлаждения. Имеется в виду не большой и малый круг, а именно два контура с разной температурой антифриза. Более холодный омывает головку блока цилиндров для лучшего отвода тепла и повышения стойкости к детонации.

Детонация двигателя — что это такое

Детонация двигателя — что это такое
Что это такое – детонация двигателя?
Детонация двигателя – устанавливаем причины
Последствия детонации
Звук детонации двигателя – стоит ли обращать внимание на дефект?
Как устранить детонацию двигателя?
Как избежать детонирование двигателя?

Читать еще: Шипящий звук при запуске двигателя

Детонация двигателя является одной из самых тревожных проблем транспортного средства, но не многие знают, что это такое и с чем связано. В принципе, она возникает, когда смесь воздух/топливо внутри цилиндра неправильно распределяется, что делает неравномерным горение. В нормальных условиях топливо сгорает в цилиндре в процессе смешивания с воздухом и необходимой энергией. Когда начинается взрыв внутри цилиндра, оно горит неравномерно, что может повредить стенки цилиндра и сам поршень.

Что это такое – детонация двигателя?
Детонация двигателя – устанавливаем причины
Последствия детонации
Звук детонации двигателя – стоит ли обращать внимание на дефект?
Как устранить детонацию двигателя?
Как избежать детонирование двигателя?

Что это такое – детонация двигателя?

Детонация мотора появилась одновременно с рождением двигателя внутреннего сгорания и описывается как автоматическое зажигание газа в камере сгорания. В первое время не было возможности проверить её действие и бытовало мнение, что всё дело в зажигании. Тем не менее только в 1940 годах была проверена теория её возникновения, возможность обнаружения и последующие действия устранения этого явления.

Детонация двигателя на холостом ходу может произойти после прохождения транспортным средством условий, которые способствуют повышению нагрева деталей силового агрегата. Даже если выключить зажигание, под воздействием энергии коленчатый вал продолжает движение, что приводит к попаданию топлива в цилиндр мотора, а там оно успевает нагреться до такой температуры, что само по себе воспламеняется.

Детонация двигателя – устанавливаем причины

Детонация двигателя является крайне нежелательным процессом при работе двигателя вашего автомобиля. Так как сама детонация является неконтролируемым процессом ускоренного сгорания топливно-воздушной смеси сопровождаемая резкими ударными нагрузками на ЦПГ (цилиндро поршневую группу), а так же кривошипно-шатунный механизм. Разберемся с причинами возникновения детонации:

1. Заниженное октановое число

Первым делом при возникновении детонации двигателя следует перейти на заправку двигателя более высокооктановым бензином (в пределах разрешенных заводом производителем). В современных двигателях степень сжатия является повышенной, что подразумевает использование топлива с повышенным октановым числом.

2. Раннее зажигание

Часто встречаются случаи с установкой сильно раннего зажигания. Делается это для того, чтобы двигатель лучше «реагировал» на открытие дроссельной заслонки. Так оно и есть, но в этом трюке есть одна тонкость. Устанавливая слишком раннее зажигание мы провоцируем возникновение преждевременного воспламенения топливно-воздушной смеси как раз в тот момент, когда поршень движется вверх к ВМТ (верхней мертвой точке), а раннее воспламенение оказывает на него противодействующую ударную нагрузку, что и приводит к детонации и повышенному перегреву внутри цилиндра.

3. Обеднённая смесь

Обедненная смесь имеет повышенное содержание воздуха и недостаточное содержание топлива. Такая смесь создается в двух случаях: либо в случае ошибки в регулировках, либо намеренно для увеличения мощности двигателя.

В случае качественной смеси (как предусмотрено заводом) топливо обеспечивает более плавное ее воспламенение, что позволяет контролировать температуру горения. Обедненная же смесь вызывает перегрев внутренних элементов двигателя, что влечет при дальнейших впрысках топлива, неконтролируемое воспламенение смеси. Обедненная смесь сильно увеличивает шансы возникновения детонации двигателя.

4. Нагар/отложения в камере сгорания

Детонация двигателя может возникать в случае образования отложений, которые создают «тепловую рубашку» в камере сгорания, что соответственно приводит к значительному повышению рабочих температур и неконтролируемому воспламенению смеси в цилиндре.

5. Свечи зажигания

Для каждого двигателя внутреннего сгорания предназначены свечи подходящие под конкретный двигатель по тепловым характеристикам. Несоответствием же свечей может быть вызвана детонация двигателя. Следует помнить, что при регулярно повторяющейся детонации прогорают днище поршня и клапана. А так же возникает сильный износ двигателя за счет не рассчитанных ударных нагрузок на внутренние детали. При обнаружении детонации следует заняться скорейшим устранением причины, во избежание дорогостоящего ремонта.

Последствия детонации

При таком «неправильном» сгорании топлива температура в цилиндрах резко повышается, что пагубно сказывается на свечах зажигания, клапанах и поршневых кольцах. Резкая температура способствует выгоранию масляной пленки на цилиндрах, что в свою очередь, неизбежно приводит к более интенсивному износу цилиндропоршневой группы вплоть до залегания колец и появления задиров на стенках цилиндров. Выгорание электродов свечей, трещины, зазубрины и оплавления на поршнях, клапанах и цилиндрах, – это далеко не полный список последствий детонационных стуков в двигателе.

Наряду с высокой температурой возникает и ударная нагрузка на все движущиеся части механизмов двигателя. В первую очередь страдает кривошипно-шатунный механизм. Сильные ударные нагрузки негативно сказываются на состоянии поршня, шатуна, а также коренных и шатунных вкладышей и коленчатого вала. Другими словами, ни один механизм двигателя не приспособлен к детонационным нагрузкам.

Звук детонации двигателя – стоит ли обращать внимание на дефект?

К чему приводит сильная детонация двигателя, признаки которой изложены выше?

Во-первых, существенно падает мощность мотора и происходит интенсивный износ деталей кривошипно-шатунного механизма.

Во-вторых, в результате этих негативных процессов двигатель сильно перегревается, что приводит к разрушению поршней и поверхности цилиндров.

В-третьих, если не устранить причину детонации, может прогореть прокладка под головкой цилиндров. Иногда для увеличения крутящего момента повышают угол опережения зажигания, что является одной из самых распространенных причин возникновения детонации. Существенно увеличивается риск ее появления, если осуществлялось самостоятельное и неоправданное изменение заводских регулировок для соотношения в горючей смеси топлива и воздуха (обедненная смесь).

Как устранить детонацию двигателя?

Естественно, мы должны посоветовать, как устранить детонацию двигателя, приступим. Детонация не возникает на пустом месте. Если до заправки двигатель работал, как часы, а после нее стал детонировать, то причина может быть в топливе, которое необходимо слить и заправить автомобиль качественным бензином (соляркой).

При продолжительной эксплуатации автомобиля без существенных нагрузок возможно образование нагара в цилиндрах, что вызывает увеличение степени сжатия и снижение эффективности отвода тепла. Существует простой способ решения этой проблемы. Рекомендуется раз в несколько дней давать двигателю максимальную нагрузку, то есть разогнать автомобиль до максимальной скорости буквально на пару минут. Только не стоит этого делать в условиях плотного потока городского транспорта. Иногда детонация дизельного двигателя сопровождается черным или зеленоватым выхлопом. Это говорит о том, что в цилиндрах произошло разрушение поршней, и через выхлопную трубу вылетают частицы алюминия. В этом случае простыми регулировками уже ничего не исправить. Потребуется замена поршневой группы.

Небольшая детонация при запуске двигателя может возникать в результате нарушения работы свеч зажигания. На дизельном моторе это происходит, если запала игла форсунки. В первом случае ничего не стоит просто заменить неисправные свечи, а вот во втором – не обойтись без посещения СТО.

Как избежать детонирование двигателя?

Чтобы избежать последствий данной проблемы, рекомендуется:

Заправлять автомобиль только бензином с октановым числом, отмеченным в руководстве по эксплуатации машины и только на сертифицированных АЗС.

Важно следить за состоянием элементов системы охлаждения, регулярно проверять уровень охлаждающей жидкости, при необходимости заменять ее. Также рекомендуется регулярно осматривать радиатор, при необходимости очищать его, а также следить за работоспособностью охлаждающего вентилятора. Выполнение этих несложных условий поможет избежать внезапного перегрева двигателя и как его следствия, детонации.

Также верным избавлением от этой дисфункции двигателя служит регулировка угла опережения зажигания. После регулировки зажигания желательно сделать пробный заезд, на котором следует разогнать автомобиль до 40-50 км/ч и резко нажать педаль акселератора. Если при этом характерные звуки под капотом несильные и непродолжительные, то зажигание можно считать отрегулированным. Если же нет, процедуру регулировки необходимо повторить. Ну и, разумеется, свечи и проводка должны быть чистыми и исправными. Зная, что такое детонация и методы ее устранения, можно обеспечить двигателю своего автомобиля долгую и безаварийную жизнь.

Читать еще: Электрические подогрев холодного двигателя

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Что такое компрессия, детонация двигателя и на что она влияет

Увеличение коэффициента полезного действия (КПД) автомобильного двигателя весьма полезно с точки зрения его экономичности, но практически всегда заводит инженеров в конструкционный тупик. Так произошло и при попытках увеличения степени сжатия в цилиндрах. Бесконечно уменьшать объём камеры сгорания невозможно, ограничения накладывает применяемое топливо.

Что такое компрессия

Компрессия измеряется в единицах давления и представляет собой пиковое его значение в цилиндре при быстром подводе поршня к верхней мёртвой точке (ВМТ) в конце такта сжатия, когда клапаны закрыты, а утечкой через кольца можно пренебречь за счёт скорости процесса.

В отличие от степени сжатия, которая выражается в отношении рабочего объёма цилиндра к пространству камеры сгорания и является величиной безразмерной, не зависящей от технического состояния мотора, компрессия двигателя может меняться и зависеть от множества условий.

Поэтому именно она представляет большой интерес для оценки текущего положения дел в двигателе. Ведь горение смеси происходит не в абстрактном цилиндре нового мотора, а во вполне конкретных условиях, иногда далёких от идеала.

Чем отличается компрессия в дизельных и бензиновых ДВС

В дизельном моторе воспламенение смеси происходит за счёт тепла, выделяемого воздухом при его быстром и значительном сжатии. Температура поднимается настолько, что при впрыске даже тяжёлого дизтоплива в этот раскалённый газ оно мгновенно и надёжно загорается во всём объёме.

Бензиновый мотор работает иначе. Смесь подготавливается заранее, независимо от того, происходит ли это в цилиндре (так называемый прямой впрыск бензина) или ещё во впускном коллекторе, по ту сторону от клапана.

При нормальной работе воспламеняться самопроизвольно она не должна, поджигание происходит от электрической искры в свече зажигания. И не во всём объёме сразу, а только в ограниченной области искрового промежутка, откуда дальше и распространяется фронт пламени, поджигающий всю оставшуюся смесь.

Отсюда и различия в уровне компрессии. Если не брать в расчёт новейшие разработки ещё не пошедших в серию двигателей, то компрессия в дизелях значительно больше, примерно вдвое от бензиновых аналогов.

Точные цифры привести невозможно, поскольку моторных технологий масса, а с появлением турбированных двигателей с большим избыточным давлением на впуске ситуация вообще сильно изменилась. Остался только общий принцип – при прочих равных условиях компрессия в дизеле должна быть выше, а ограничения в её росте существуют в обоих случаях.

Как проверить компрессию в цилиндрах

По определению понятия компрессии можно догадаться, как её измерить. Предварительно ДВС прогревается до высокой температуры 70-90 градусов.

Из цилиндра выворачивается свеча, а вместо неё вставляется наконечник жёсткого или гибкого армированного шланга, заканчивающегося манометром с подходящим пределом измерения давления.

После чего выполняется несколько процедур:

отключается топливный насос, для чего достаточно вынуть соответствующий предохранитель;
блокируется подача искры и топлива в цилиндры, например, снять разъёмы с модулей зажигания и форсунок;
наконечник шланга плотно фиксируется для предотвращения утечек, полностью нажимается педаль газа для освобождения пути воздуха на впуск, после чего включается стартёр;
как только показания манометра прекращают расти, данное финишное значение давления запоминается или записывается, это и будет означать компрессию в данном цилиндре.

Для каждого двигателя существует свой допустимый диапазон значения компрессии, зависящий от его конструкционной геометрической степени сжатия.

Среднее значение давление в бензиновом моторе составляет в районе — 10 кг/см² (в дизельном ДВС — 20 кг/см²).

Практический смысл имеет также разбег показаний между цилиндрами, поскольку все одновременно выходят из строя довольно редко.

Упомянутые выше утечки через кольца по мере износа начинают играть всё большую роль. Обычно компрессия уменьшается со временем, но случаются парадоксальные случаи так называемой масляной компрессии.

Масло поступает в цилиндр в таком количестве, что полностью заливает кольца, и компрессия может даже превысить показания нового мотора.

Что представляет собой детонация

В нормальном режиме смесь в бензомоторах горит достаточно медленно, и фронт пламени от свечи распространяется с небольшой скоростью порядка 50 м/с.

Однако при выполнении ряда условий эта скорость резко возрастает:

низкое качество антидетонационных свойств бензина, характеризуемых его октановым числом;
самовоспламенение по дизельному типу задолго до ВМТ;
высокая температура в цилиндре;
возникновение дополнительных нагретых очагов в камере сгорания;
неконтролируемое увеличение степени сжатия, например, при сильном нагаре;
низкие обороты при большой нагрузке;
слишком бедная, быстро сгорающая смесь.

Физическими свойствами детонации становятся быстрое, взрывное горение и распространение волны со скоростью звука. Причём эта скорость в условиях высокого давления и температуры значительно превышает её в нормальной обстановке.

Причины возникновения

Условия проявления детонации вызваны неисправностями мотора или пренебрежением к правилам его эксплуатации:

заправка некондиционным или неподходящим для данного мотора топливом;
перегрев двигателя;
езда на повышенных передачах с малыми оборотами и значительным нажатием на педаль акселератора;
установка слишком раннего зажигания на двигателях, где оно регулируется;
нагар в камере сгорания;
неисправность датчика детонации, не вызывающая выявления его ошибки со стороны блока управления;
чрезмерное обеднение смеси.

Полностью исправный двигатель, снабжённый электронной системой впрыска и заправленный положенным по инструкции горючим, не детонирует.

Признаки детонирования

Самое частое упоминание о детонации – это знаменитая фраза «пальцы стучат». Разумеется, никакие пальцы там не стучат, а характерный звук возникает от ударов волны с большой скоростью о днище поршня.

При сбросе газа, а также при равномерном движении на больших оборотах звон пропадает, хотя в особо тяжёлых случаях мотор может звенеть постоянно, что очень опасно для него, тем более, что при раскрутке звон плохо различим.

Последствия процесса

Разница между нормальным процессом и детонацией примерно такая же, как между горением артиллерийского пороха и взрывом бризантных веществ.

Первое выталкивает снаряд, а второе разрушает его вместе со стволом пушки. Примерно то же возникает и в цилиндрах двигателя.

Разваливаются и прогорают поршни, сокрушаются перегородки между кольцами, перегревается и искривляется головка блока. Ездить с детонацией категорически недопустимо.

Меры устранения и профилактика

Всё сводится к соблюдению простейших правил:

заправляться только проверенным бензином с заданным октановым числом;
вовремя менять масло, не дожидаясь отложений нагара;
следить за состоянием системы управления двигателем, проводя полную диагностику после появления сигналов об ошибках;
не допускать перегревов;
не ездить под нагрузкой на чрезмерно малых оборотах;
при увеличении расхода масла двигателем проверять компрессию и не откладывая принимать решение о ремонте мотора.

Актуальность борьбы с детонацией резко уменьшилась после прощания с карбюраторными моторами и повышением общей культуры обслуживания автомобилей.

Но знать об этом явлении нужно, тем более, что запас прочности у новых двигателей значительно меньше, чем был во времена постоянно «звенящих» от детонации моторов старых «Москвичей» и любителей ездить на «Жигулях», заливая «76й» бензин.

Особенно быстро детонация убьёт турбомотор, где и так конструкторы вынуждены снижать степень сжатия из-за высокого начального давления на впуске.

Система зажигания инжекторного двигателя

Процесс воспламенения

Когда поршень сжимает топливовоздушную смесь, давление в камере сгорания достигает 20-40 бар, а температура смеси 400 — 600°С. Но чтобы смесь загорелась, т.е. произошел бы процесс горения этого недостаточно и нужно на нее воздействовать. Для этого служит искра, которая возникает между центральным и боковым электродами свечи зажигания. Но если искровой заряд будет маломощным, то возгорание может и не произойти.

Чтобы смесь поджигалась нужен очень мощный разряд. К примеру, для стехиометрической смеси он составляет 0.2 мДж, а для «бедной» или «богатой» смеси он должен быть равным 3.0 мДж. Необходимо, чтобы около искры находилось оптимальное количество топливовоздушной смеси. Именно это количество и поджигает всю оставшуюся смесь в цилиндре, а дальше начинается процесс сгорания топлива.

В системе зажигания автомобиля присутствует катушка зажигания, которая накапливает энергию и передает ее на свечу зажигания для возникновения напряжения. Особенность катушки зажигания состоит в том, что напряжение, которая она создает, намного превышает величину пробоя в зазоре свечи зажигания. Катушки зажигания способны накапливать энергию в районе 60 — 120 мДж и обеспечивают напряжение равное 25 — 40 кВ.

Читать еще: Гистерезисный двигатель принцип работы

Условия для качественного горения топлива:

Достаточная продолжительность искрового разряда;
Оптимальное распыление топливовоздушной смеси;
Однородность топливовоздушной смеси;
Стехиометрический состав топливовоздушной смеси.

На процесс горения также влияет величина искрового разряда между электродами свечи зажигания. Увеличение зазора способствует увеличению длины искры, что приводит к более лучшему процессу сгорания топлива. Величину зазора в свечи зажигания надо выставлять согласно данным производителя мотора.

Угол опережения зажигания (УОЗ). Что это такое

При повышении частоты вращения коленвала время сгорания остается постоянным, но средняя скорость перемещения поршня возрастает. Это ведет к тому, что когда поршень отходит от ВМТ, сгорание смеси произойдет в большем объеме и давление газов на поршень уменьшиться. Из-за этого упадет мощность двигателя.

Кроме того, при одной частоте вращения коленвала с увеличением нагрузки на двигатель момент воспламенения должен наступать позже. Это объясняется тем, что увеличивается количество горючей смеси, поступающей в цилиндры, и одновременно уменьшается количество примешиваемых к ней остаточных отработавших газов, вследствие чего повышается скорость сгорания. Искра должна возникнуть в тот момент, когда давление сгорания при разных рабочих режимах будет наиболее оптимальным.

Момент зажигания принято определять по положению коленчатого вала относительно ВМТ и обозначать его в градусах до ВМТ. Этот угол называют углом опережения зажигания (УОЗ) . Сдвиг момента зажигания в сторону ВМТ считается поздним (УОЗ уменьшается), а сдвиг от ВМТ — ранним (УОЗ увеличивается). Чем выше частота вращения коленвала, тем более ранним должен быть угол опережения зажигания.

Момент зажигания является важным показателем в работе двигателя. От него зависит экономичность мотора, максимальная мощность и содержание вредных веществ в выхлопных газах.

В инжекторных моторах система самостоятельно рассчитывает угол опережения зажигания в зависимости от работы мотора в определенный период. Угол опережения зажигания определяется на основании скорости вращения коленвала, режима работы мотора и нагрузки на двигатель. На основании этих данных система управления двигателем подбирает оптимальный УОЗ.

Что такое детонация двигателя

Детонация — это непредсказуемый взрыв в моторе, который происходит в неположенное время и может загубить двигатель. Возникает при высокой степени сжатия двигателя и носит опасный характер. Происходит из-за самопроизвольного сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания.

Детонация свидетельствует, что момент зажигания очень ранний. Могут пострадать детали двигателя из-за повышенной температуры и давления паров. В первую очередь страдают поршни, прокладка головки цилиндров и головка в зоне клапанов. Может приводить к полному ремонту двигателя.

Детонация мотора можно возникать:

При большой нагрузки на двигатель и повышенных (близким к критическим) оборотов коленчатого вала.
При разгоне. Она слышна как металлический звон и стуки в двигателе («стучат пальчики»). Она бывает при повышенной нагрузке, но при малых оборотах мотора. Именно она считается как самая опасная, т.к. её не слышно из-за повышенного шума мотора на больших оборотах.
Из-за конструкции двигателя авто, а также от плохого топлива.

Детонирует двигатель, что делать?

Причина детонации двигателя после выключения зажигания случается по разным причинам, но чаще всего это может происходить из-за самовозгорания топлива. Попытаемся разобраться, что нужно делать в данной ситуации.

Что такое детонация двигателя?

Процесс детонации довольно неприятное и нежелательное действие во-время работы двигателя, потому что это процесс неконтролируемого и ускоренного сгорания топлива, что может привести к ненужным дополнительным нагрузкам кривошипно-шатунного механизма и цилиндропоршневой группы.

При детонации двигателя возникает характерный металлический звук, чаще всего такой звук появляется при работе мотора на низкокачественном топливе. Большинство автовладельцев не сразу различают звук детонации, думая, что это звук стука поршневых пальцев или стук клапанов.

Обычно детонация возникает после выключения зажигания при заглушенном двигателе. Длительность детонации обычно несколько секунд, но бывает, что время детонации может достигать 10-15 секунд. В любом случае, сколько бы по времени не длилась детонация, сам процесс этого ненормального явление и необходимо разбираться, и решать эту проблему самостоятельно или при помощи специалистов.

Причины появления детонации

Первое что нужно сделать при появлении детонации двигателя, это определить, когда же она возникла в первый раз, например, после заправки низкокачественным топливо или с пониженным октановым числом или произошли сбои в системе зажигания или может после длительной работы силового агрегата без нагрузки, и прочее.

Так же рекомендуется проверить реакцию двигателя при изменениях режимов. Если двигатель бензиновый, то обычно детонация появляется при большой нагрузке на высоких оборотах. Если двигатель с дизельной системой питания, то детонация происходит при небольшой нагрузке на высоких оборотах.

Детонация двигателя бывает постоянная и кратковременная. Если кратковременная детонация никак негативно не сказывается на работе двигателя, а даже чуть улучшает его работу, то постоянная детонация очень плохо отражается на работе мотора, и может привести к серьёзным неисправностям.

Если вы почувствовали признаки детонации, обратите внимание на состав выхлопов. Если в выхлопных газах наблюдаются чёрные или зелёные оттенки, то скорее всего детонация происходит в цилиндрах автомобиля. Это может привести к серьёзному ремонту, потому что такой дым из выхлопной трубы появляется при критическом уровне детонации и в результате разрушения элементов поршневой группы.
Также детонация может возникать, как мы отметили выше, после того, как вы заправили автомобиль топливом низкого качества. Но не нужно сразу регулировать угол зажигания. Результатом возникновения металлического звука может быть нагар, который собрался на внутренних стенках цилиндровых втулок. Обычно, после заправки рекомендуют проехать километров 50, если детонация не пропадёт, то можно попробовать отрегулировать угол зажигания, если это не помогло, значит проблема может быть в сильном износе какого-то из узлов поршневой группы.
Если вы заправились топливом, с октановым числом ниже, чем предусмотрено производителем конкретного двигателя, также может произойти детонация, так как топливо с низким октановым числом используется для моторов с более низкой степенью сжатия, поэтому, если тип бензина не соответствует типу вашего двигателя, в результате происходит его очень быстрое сгорание, что пагубно отражается на состоянии двигателя и на работе всей системы.

Ранее зажигание также может быть причиной детонации двигателя, которое устанавливают обычно для того, чтобы двигатель был более восприимчив к открытию дроссельной заслонки, но помимо этого ещё и происходить более ранее воспламенение воздушно-топливной смеси в момент движения поршня вверх, в результате чего происходит сильный перегрев.
Нагар на стенках цилиндра приводит к детонации. Образовавшие на стенках цилиндра отложения уменьшают объём цилиндра, в результате чего увеличивается сжатие, которое вызывает детонацию. Чтобы избавиться от нагара, попробуйте сначала воспользоваться моющими присадками, а затем заменить топливо.
Установка неподходящих свечей зажигания, также является одной из причин детонации двигателя. Желательно использовать те свечи зажигания, которые рекомендуют производители. Неправильно подобранные свечи создают условия для неправильного сжигания топлива, также они могут привести к повышению температур ходовых частей и наращиванию сгорания в камере.

Другие причины детонации – грязный или забитый топливный фильтр; ограниченные топливные инжекторы; неисправные форсунки; нарушения в работе топливного насоса; проблемы охлаждения двигателем и т.д.

Как уменьшить вероятность появления детонации?

После того как мы разобрались, что же такое детонация двигателя и почему она возникает, попробуем выяснить, что же может помочь нам избавиться от неё.

Избежать детонации позволяет высокая скорость, так как она способствует сокращению время сжигания. Происходит максимальное давление, в результате чего снижается смесь воздух — топливо и не подвергается воздействию высоких температур. Для того, чтобы получить ускорение и избежать детонации, переключаемся на одну-две передачи ниже и снова ускоряемся.

Можно также отметить, что повышенная влажность понижает риск возникновения детонации, так как большое количество воды в воздухе помогает снижать температуру горения.

Самые часто используемые действия, которые используют автовладельцы, чтобы добиться максимальной производительности без детонации:

пользоваться топливом с более высоким октановым числом;
торможение на опережения зажигания;
понижение температур в камере сгорания, это можно сделать при помощи нагнетания воды или с помощью интеркулера. В результате чего, охладитель будет принимать входящий нагнетённый воздух и передавать его через воздушных охладителей, тем самым понижая температуру.