К чему приводит детонация двигателя

Процесс, при котором происходит неконтролируемое самовозгорание топливовоздушной смеси в цилиндрах, называется детонация двигателя. Данный дефект является взрывом, он производит разрушительные действия на узлы и детали силовых агрегатов любого вида. В физическом смысле детонация представляет из себя разрушительную взрывную волну, созданную при избыточном давлении и сверхвысокой температуре топлива.

Описание детонации и ее последствий

Во время разгона автомобиля водитель давит на педаль акселератора, топливная смесь, попадая в цилиндры, испытывает воздействие очень высокого давления и температуры. Давление возрастает от перемещения поршня вверх и возгорания топлива от свечи накаливания. Пламя, расползаясь по камере сгорания, генерирует добавочное давление.

Под воздействием сверхвысокой температуры и возросшего давления остатки горючей смеси самовоспламеняются, создавая одну за другой взрывные волны со стремительным возрастанием амплитуды.

Возникает эффект неконтролируемой цепной реакции, в ходе которой пламя на огромной скорости давит на гильзу, обороты двигателя растут до бесконечности — движок идет вразнос, раскручиваясь самопроизвольно. Такую ситуацию трудно взять под контроль.

Последствия детонации двигателя выражены появлением следующих поломок:

1. Срыв кромок поршней.
2. Повреждение стенок цилиндров.
3. Разрыв прокладки головки цилиндров.
4. Поломка датчика дроссельной заслонки.

При стабильной работе мотора происходит равномерное сгорание топливной смеси с последующей передачей энергии на поршни.

Причины возникновения детонации при включении мотора на холодную

Детонация при запуске двигателя возникает при поступлении в один или несколько цилиндров обедненных топливовоздушных смесей. Причиной обеднения смеси является засоренность специальных распылителей — форсунок.

При появлении засоров, нарушается расчетная величина объема подаваемого топлива. Чтобы установить причину появления засорения, необходимо произвести проверку фильтра грубой очистки, а также фильтров каждой форсунки.

Холодный мотор после прогрева часто восстанавливает свою работу, и детонация двигателя прекращается.

Корректировка работы двигателя при помощи электронного управления

Электронный блок управления (ЭБУ), установленный в автомобилях с инжекторным двигателем, регулирует параметры топливной смеси. При помощи ЭБУ производится коррекция угла опережения зажигания с вынужденным снижением объема впрыскиваемой топливной смеси.

Причины детонации частично исчезают, но в результате подобного регулирования мощность силового агрегата существенно снижается. При высоком уровне засоренности форсунок ЭБУ не всегда может осуществлять компенсирующие функции.

Детонация мотора после прогрева

Причины детонации прогретого мотора:

• поломан датчик заслонки;
• использование топлива, имеющего низкое октановое число;
• неисправность и засор форсунок.

После восстановления или замены датчика заслонки двигатель готов к эксплуатации на любых, в том числе и на повышенных режимах. Узнать, есть ли детонация двигателя, причины ее возникновения на прогретом моторе, можно только под нагрузкой при включенной передаче.

Низкое качество топлива, пониженное значение его октанового числа является одной из основных причин, которые способствуют повышению температуры в камере сгорания и увеличению давления в топливных цилиндрах, приводящих к возникновению взрывов.

Чем выше данный показатель топлива, тем лучше оно противостоит самовоспламенению и детонации. Высокое значение октанового числа бензина — это антидетонационный индекс.

Влияние качества топлива и свечей зажигания

Детонация двигателя также может быть вызвана нарушением хрупкого баланса между двумя факторами:

• качество свеч зажигания;
• сила сжатия топлива.

Применение неверно подобранных свечей зажигания, может явиться причиной возникновения детонации в двигателе. Назначение данных приборов состоит в контроле внутренней среды двигателя, от точности срабатывания свечей зависит своевременность и качество сгорания топлива.

При нарушении режима сжигания топлива происходит наращивание температуры в камере сгорания и перегреву элементов силового агрегата, приводящее к детонации. Чтобы устранить появившийся дефект, необходимо сменить имеющиеся свечи зажигания на другой рекомендуемый вид.

Недостаточное сжатие топлива в цилиндрах приводит к неполному сгоранию смеси и прилипанию оставшихся компонентов к стенкам цилиндров в виде нагара. В зависимости от качества бензина и уровня очистки топлива происходит образование отложений нагара, что существенно уменьшает объем цилиндра и вызывает детонацию.

Для уничтожения вредных отложений применяются специальные присадки или производится замена марки топлива на другую.

Устранение детонации мотора

На появление детонации инжекторного двигателя влияют следующие параметры:

1. Угол опережения зажигания.
2. Обеднение топливной смеси.

Многих автовладельцев интересует, как устранить детонацию двигателя своими руками. Для того чтобы избавиться от взрывного горения горючих смесей, умельцы часто используют следующие приемы:

1. Эксплуатация движка на более высоких передачах. При работе на высокой скорости сокращается время сгорания топлива на фоне максимального давления. Разгон автомобиля приводит к снижению вероятности появления детонации.
2. Замена свечей зажигания.
3. Увеличение влажности воздуха. Более влажный воздух существенно снижает температуру в камере сгорания.
4. Использование охладителя воздуха интеркулера для снижения температуры воздуха перед нагнетанием его в цилиндры.
5. Замена бензина на топливо, имеющее более высокое октановое число.
6. Перемещение трамблера для изменения угла опережения зажигания в сторону уменьшения для стабильной работы карбюраторного двигателя на холостых оборотах.
7. Торможение двигателя для опережения момента зажигания.

Применение метода корректировки положения трамблера используется на короткое время, чтобы добраться до ближайшей автозаправки и сменить топливо на более высокооктановый бензин. После этого трамблер необходимо установить в прежнее положение для обеспечения оптимального значения угла опережения.

Бывают случаи, когда автовладельцы осознанно производят корректировку угла опережения зажигания в сторону увеличения, обедняя горючую смесь. В результате происходит повышение динамических характеристик автомобиля, увеличивается крутящий момент. При проведении данной операции существенно возрастает вероятность появления детонации двигателя.

Устранение или уменьшение детонации двигателя является сложной задачей. Чтобы выявить настоящую причину возникновения взрывов внутри мотора, необходимо тщательно изучить принцип работы силового агрегата и понять, что способствует их появлению.

Признаки появления детонации движка

В результате ударных нагрузок, возникающих при взрывах, появляются характерные звуки в виде звонкого стука, изменяется состав и цвет выхлопных газов, детали двигателя получают серьезные дефекты. Кроме ярких шумовых эффектов, имеются внешние признаки появления детонации:

• кратковременный выход черного дыма из выхлопной трубы;
• уменьшение температуры отработавших газов;
• кратковременная потеря мощности двигателя;
• потеря управления работой двигателя вследствие ее неустойчивости;
• критический перегрев элементов движка.

Элементы, входящие в состав силового агрегата, изготовлены с расчетом на работу при определенных значениях температуры и давления. Ударные нагрузки, возникающие при детонации, превышают все допустимые значения.

Детонационный эффект является наиболее опасным для транспортного средства. Он может возникнуть при неравномерном распределении воздуха и топлива внутри цилиндров, что приводит к внезапным неконтролируемым взрывам.

Для своевременного выявления данного дефекта нужно регулярно контролировать появление посторонних звуков и постукиваний, исходящих со стороны силового агрегата транспортного средства. Именно источники этих звонких сигналов нужно выявить и немедленно убрать причину их возникновения.

Детонация является потенциальной опасностью для движка, поэтому ее нужно постоянно держать под контролем. Она не должна присутствовать при нормальной работе двигателя. Даже небольшой шум в двигателе необходимо постоянно исследовать и убирать причины, вызвавшие его.

Детонация двигателя — причины и последствия

Калькулятор расчета рабочего объёма двигателя внутреннего сгорания

Калькулятор для расчета рабочего объема цилиндров двигателя автомобиля

Детонация двигателя может привести к значительному износу таких деталей двигателя, как прокладка ГБЦ, элементов цилиндропоршневой группы, поршней, цилиндров и прочих деталей. Все это значительно уменьшает ресурс силового агрегата вплоть до полного выхода его из строя. При возникновении этого вредного явления необходимо как можно быстрее диагностировать причину, по которой возникла детонация и избавиться от нее. Как это сделать и на что обратить внимание — читайте далее.

Что такое детонация

Детонация — это нарушение процесса сжигания топливной смеси в камере сгорания, когда горение происходит не плавно, а взрывообразно. При этом скорость распространения взрывной волны увеличивается со стандартных 30…45 м/с до сверхзвуковых 2000 м/с (превышение скорости звука взрывной волной в том числе является причиной возникновения хлопка). При этом топливовоздушная смесь взрывается не от искры, идущей от свечи, а самопроизвольно, от высокого давления в камере сгорания.

Естественно, что мощная взрывная волна очень вредит стенкам цилиндров, которые перегреваются, поршням, прокладке ГБЦ. Последняя страдает больше всего и в процессе детонации взрыв и высокое давление ее банально сжигают (на сленге называется «выдувает»).

Детонация свойственна двигателям, работающим на бензине (карбюраторным и инжекторным), в том числе, оснащенных газобаллонным оборудованием (ГБО), то есть, работающих на метане или пропане. Однако чаще всего она возникает именно у карбюраторных машин. Дизельные моторы работают по иной схеме, и там другие причины возникновения этого явления.

Причины возникновения детонации двигателя

Как показывает практика, чаще всего детонация возникает на старых карбюраторных двигателях, хотя в некоторых случаях этот процесс может возникнуть и на современных инжекторных моторах, оборудованных электронным блоком управления. К причинам, по которым может возникнуть детонация, относится:

• Чрезмерно обедненная топливовоздушная смесь. Ее состав может воспламениться еще до того, как в камеру сгорания попадет искра. При этом высокие температуры провоцируют возникновение окислительных процессов, которые и являются причиной взрыва, то есть, детонирования.
• Ранее зажигание. При увеличенном угле зажигания процессы воспламенения топливовоздушной смеси начинаются еще до попадания поршня в так называемую верхнюю мертвую точку.
• Использование неподходящего топлива. Если в бак автомобиля был залит бензин с более низким октановым числом, чем это предписывает производитель, то велика вероятность возникновения процесса детонации. Объясняется это тем, что низкооктановый бензин более химически активен и быстрее вступает в химические реакции. Аналогичная ситуация будет, если вместо качественного бензина в бак будет залит какой-нибудь суррогат наподобие конденсата.
• Высокая степень сжатия в цилиндрах. Другими словами, закоксованность или иное загрязнение в цилиндрах двигателя, которое постепенно накапливается на поршнях. И чем больше нагара имеется в двигателе — тем выше вероятность возникновения детонации в нем.
• Неисправная система охлаждения двигателя. Дело в том, что если двигатель будет перегреваться, то давление в камере сгорания может расти, а это, в свою очередь, может стать причиной детонации топлива в соответствующих условиях.

Датчик детонации похож на микрофон

Это общие причины, характерные как для карбюраторных, так и для инжекторных моторов. Однако у инжекторного двигателя может быть еще одна причина — выход из строя датчика детонации. Он подает соответствую информацию на ЭБУ о возникновении этого явления и блок управления автоматически меняет угол зажигания с тем, чтобы избавиться от него. При выходе датчика из строя ЭБУ этого делать не будет. При этом на приборной панели активизируется лампочка Check Engine, а сканер выдаст ошибку детонации двигателя (диагностические коды P0325, P0326, P0327, P0328).

В настоящее время существует много разных вариантов перепрошивки ЭБУ с целью снизить расход топлива. Однако их использование — это не лучшее решение, поскольку нередки случаи, когда такая перепрошивка приводила к печальным последствиям, в частности, некорректной работе датчика детонации, то есть, блок управления двигателем попросту отключал его. Соответственно, если детонация таки случается, то датчик об этом не сообщает и электроника ничего не предпринимает для ее устранения. Также в редких случаях возможно повреждение проводки от датчика до ЭБУ. В этом случае сигнал также не доходит до блока управления и происходит аналогичная ситуация. Однако все эти ошибки легко диагностируются с помощью сканера ошибок.

Также существует ряд объективных факторов, влияющих на появление детонации в отдельных двигателях. В частности:

• Степень сжатия двигателя. Ее значение обусловлено особенностями конструкции ДВС, поэтому если мотор имеет высокую степень сжатия, то теоретически он более предрасположен к появлению детонации.
• Форма камеры сгорания и днища поршня. Это также конструктивная особенность мотора, и некоторые современные небольшие по объему, но мощные двигателя также склонны к детонированию (однако их электроника контролирует этот процесс и детонирование в них — это редкость).
• Форсированные двигатели. Обычно у них высокая температура горения топлива и высокое давление, соответственно, они также предрасположены к детонации.
• Турбированные моторы. Аналогично предыдущему пункту.

Что касается детонации на дизельных двигателях, то тут причиной ее возникновения может быть угол опережения впрыска топлива, низкое качество солярки, проблемы с системой охлаждения двигателя.

Также причиной возникновения детонации могут быть и условия эксплуатации машины. В частности, двигатель более подвержен этому явлению при условии, что машина едет на высокой передаче, однако с малой скоростью и оборотами мотора. При этом имеет место высокая степень сжатия, которая может спровоцировать появление детонации.

Еще некоторые автовладельцы стремятся уменьшить расход топлива, и для этого перепрошивают ЭБУ своих машин. Однако после этого возможно возникновение ситуации, когда бедная топливовоздушная смесь снижает динамику автомобиля, при этом увеличивается нагрузка на его мотор, и при повышенных нагрузках возникает риск возникновения детонирования топлива.

Какие причины путают с детонацией

Существует такое понятие под названием «калильное зажигание». Многие неопытные автолюбители путают его с детонацией, поскольку при калильном зажигании ДВС продолжает работать даже тогда, когда зажигание выключено. На самом деле при этом топливовоздушная смесь воспламеняется от нагретых элементов двигателя и к детонации это не имеет никакого отношения.

Еще одно явление, которое ошибочно считают причиной детонации двигателя при выключенном зажигании, называется дизелинг. Такое поведение характеризуется непродолжительной работой мотора после выключения зажигания при повышенной степени сжатия или использования несоответствующего по детонационной стойкости топлива. А это приводит к самопроизвольному воспламенению топливовоздушной смеси. То есть, воспламенение происходит как в дизелях, под высоким давлением.

Признаки возникновения детонации

Существует ряд признаков, по которым косвенно можно определить, что в двигателе конкретного автомобиля происходит детонация. Сразу стоит оговориться, что некоторые из них могут указывать на другие поломки в машине, однако все же имеет смысл и проверить наличие детонирования в моторе. Итак, к признакам относится:

• Появление металлического звука из двигателя при его работе. Особенно это актуально, когда мотор работает под нагрузкой и/или на высоких оборотах. Звук очень похож на тот, который происходит, когда ударяются друг о друга две железные конструкции. Звук этот как раз и вызван взрывной волной.
• Падение мощности двигателя. Обычно при этом двигатель работает не стабильно, может глохнуть при работе на холостых оборотах (актуально для карбюраторных машин), долго набирает обороты, у машины падают ее динамические характеристики (не разгоняется, особенно, если машина груженная).

Тут же имеет смысл привести признаки выхода из строя датчика детонации. Как и в предыдущем списке, признаки могут указывать и на другие поломки, но у инжекторных машин лучше проверить ошибку при помощи электронного сканера (проще всего прибором ELM 327 или его аналогом). Итак, признаки выхода из строя датчика детонации:

• нестабильная работа двигателя на холостых оборотах;
• падение мощности мотора и в целом динамических характеристик машины (слабо разгоняется, не тянет);
• повышенный расход топлива;
• затрудненный пуск двигателя, при низких температурах это особенно заметно.

В целом же, признаки идентичны тем, которые возникают при позднем зажигании.

Последствия детонирования

Как указывалось выше, последствия детонации в двигателе автомобиля очень серьезные, и ни в коем случае нельзя затягивать выполнение ремонтных работ, ведь чем дольше ездить с этим явлением — тем большим разрушениям поддается двигатель и его отдельные элементы. Так, к последствиям детонирования относится:

• Сгорание прокладки ГБЦ. Материал, из которого она выполнена (даже самые современные), не рассчитан на работу в условиях повышенной температуры и повышенного давления, возникающих в процессе детонирования. Поэтому она очень быстро выйдет из строя. А пробитая прокладка ГБЦ повлечет за собой другие неприятности.
• Ускоренный износ элементов цилиндропоршневой группы. Это касается всех его элементов. И если двигатель уже не новый или на нем давно не проводили капитальный ремонт, то это может очень плохо кончиться, вплоть до его полного выхода из строя.
• Пробой головки блока цилиндров. Это случай один из самых сложных и опасных, но если долго ездить с детонацией, то его реализация вполне возможна.
• Прогорание поршня/поршней. В частности, его дна, нижней части. При этом зачастую его ремонт невозможен и его нужно будет только менять полностью.
• Разрушение перемычек между кольцами. Под воздействием высоких температуры и давления они могут разрушиться одними из самых первых среди других деталей двигателя.
• Изгиб шатуна. Тут аналогично, в условиях взрыва его корпус может поменять свою форму.
• Подгорание тарелок клапанов. Это процесс происходит очень быстро и имеет неприятные последствия.

Как убрать детонацию и методы профилактики

Выбор метода устранения детонации зависит от причины, которая вызвала этот процесс. В некоторых случаях чтобы от нее избавится приходится выполнить два и более действий. В общем случае методами борьбы с детонированием являются:

• Использование топлива с параметрами, рекомендованными автопроизводителем. В частности, это касается октанового числа (нельзя занижать его). Необходимо заправляться на проверенных заправках и не заливать в бак всякий суррогат. К слову, даже некоторые высокооктановые бензины имеют в своем составе газ (пропан или другой), который недобросовестные производители закачивают в него. Это повышает его октановое число, однако ненадолго, поэтому старайтесь лить качественное топливо в бак своего автомобиля.
• Установить более позднее зажигание. По статистике именно проблемы с зажиганием чаще всего являются причиной возникновения детонации.
• Выполнить раскоксовку, почистить двигатель, то есть, сделать объем камеры сгорания нормальным, без нагара и грязи. Это вполне можно сделать самостоятельно в гаражных условиях, с использованием специальных средств для раскоксовки.
• Выполнить ревизию системы охлаждения двигателя. В частности, проверить состояние радиатора, патрубков, воздушного фильтра (при необходимости заменить его). Также не забудьте проверить уровень антифриза и его состояние (если он давно не менялся, то лучше поменяйте).
• У дизелей нужно правильно выставить угол опережения впрыска топлива.
• Правильно эксплуатировать машину, не ездить на высоких передачах с малой скоростью, не перепрошивать ЭБУ с целью экономии топлива.

В качестве профилактических мер можно посоветовать следить за состоянием двигателя, периодически чистить его, вовремя менять масло, выполнять раскоксовку, не допускать перегрева. Аналогично поддерживать в исправном состоянии охлаждающую систему и ее элементы, вовремя меняйте фильтр и антифриз. Еще одна хитрость заключается в том, что периодически нужно давать двигателю поработать на повышенных оборотах (но без фанатизма!), делать это нужно на нейтральной передаче. При этом из двигателя под воздействием высокой температуры и нагрузки вылетают различные элементы грязи и мусора, то есть, он очищается.

Детонация обычно происходит на горячем двигателе. Кроме того, она более вероятна на моторах, которые эксплуатируются при минимальных нагрузках. Это связано с тем, что у них на поршнях и стенках цилиндров имеется много нагара со всеми вытекающими последствиями. И обычно двигатель детонирует на низких оборотах. Поэтому старайтесь эксплуатировать мотор на средних оборотах и со средними же нагрузками.

Отдельно стоит упомянуть про датчик детонации. Принцип его работы основан на использовании пьезоэлемента, который переводит механическое воздействие на него в электрический ток. Поэтому проверить его работу достаточно просто.

Первый метод — с помощью мультиметра, работающего в режиме измерения электрического сопротивления. Для этого необходимо отсоединить фишку от датчика, и вместо нее подключить щупы мультиметра. На экране прибора будет видно значение его сопротивления (в данном случае само значение не важно). Далее с помощью гаечного ключа или другого тяжелого предмета ударить по болту крепления ДД (однако соблюдайте при этом осторожность, не переусердствуйте!). Если датчик исправен, то он воспримет удар как детонацию и изменит свое сопротивление, о чем можно будет судить по показаниям прибора. Через пару секунд значение сопротивления должно вернуться в исходное положение. Если этого не произошло — датчик неисправен.

Второй метод проверки более простой. Для этого нужно запустить двигатель и установить его обороты где-то на уровне 2000 об/мин. Открыть капот и с помощью того же ключа или небольшого молотка ударить по креплению датчика. Исправный датчик должен воспринять это как детонацию и сообщить об этом ЭБУ. Блок управления после этого даст команду на снижение оборотов двигателя, что можно будет явно услышать на слух. Аналогично, если этого не произошло — датчик неисправен. Этот узел ремонту не подлежит, и его нужно только менять целиком, благо, стоит он недорого. Обратите внимание, что при установке нового датчика на его посадочное место необходимо обеспечить хороший контакт между непосредственно датчиком и его системой. В противном случае он будет некорректно работать.