У звичайних умовах згоряння паливно-повітряної суміші відбувається в двигуні в спокійному режимі – полум’я поширюється зі швидкістю близько 20-50 м/с, тиск в циліндрі збільшується рівномірно, без виражених стрибків. Однак, коли автомобіль працює в умовах підвищеного навантаження, наприклад, при підйомі в гору, при різкому натисканні на педаль акселератора, горіння в циліндрах може набувати зовсім інший характер. У двигун подається більша кількість горючої суміші, тиск багаторазово зростає, і паливо, змішаний з повітрям, запалюється мимовільно. Такий процес схожий за своїми фізичними характеристиками на мініатюрний вибух і називається детонацією.
Зміст
- Що таке детонація
- Причини виникнення детонації в двигуні
- Навіщо потрібен датчик детонації
- Наслідки детонації
- Відео на тему
Що таке детонація
Нормальне згоряння паливо-повітряної суміші.
Під впливом критично високого тиску і екстремальних температур, які виникають при збільшенні обсягу потрапляє в циліндри паливно-повітряної суміші, з незгорілих її залишків утворюються такі речовини, як спирти, альдегіди і т. д. При триваючому тиску такі з’єднання досягають своїх критичних станів і вступають в окислювальні реакції, що призводять до самозаймання суміші, що супроводжується подобою вибуху і вивільненням великої кількості енергії. В зоні утворення такого вибуху температура досягає граничних значень, а утворюється вибухова хвиля розповсюджується зі швидкістю, що досягає 2300 м/с. Цей руйнівний процес і називають детонацією.
Б’ючись об стінки циліндрів, хвиля викликає характерні металеві звуки — детонаційні стуки які бувалі автомобілісти визначають як «дзвенячі пальці». Однак це визначення неправильне – стукають не поршневі пальці, а саме внутрішні поверхні циліндрів.
В нормальних умовах запалення робочої суміші відбувається, коли поршень знаходиться у своїй верхній точці – тобто коли тиск в циліндрі максимально. Детонація виникає тоді, коли поршень ще проходить такт стиснення. В результаті тиск різко підвищується і тисне на поверхню поршня, надаючи тим самим протидія його руху вгору. Це призводить до підвищених навантажень на всю поршневу групу і, як наслідок, її передчасного виходу з ладу.
Причини виникнення детонації в двигуні
Згоряння паливо-повітряної суміші з детонацією.
Детонація двигуна може з’являтися внаслідок дії різних факторів, які об’єднує загальна ознака – стрімке окислення і скорочення часу затримки самозаймання тієї частини ТВС, яка не згоріла в нормальних умовах. До основних факторів виникнення детонації в циліндрах відносяться наступні:
- Співвідношення бензину і повітря в пальній суміші. При роботі на суміші з браком бензину або надлишком повітря в циліндрах під впливом температури і тиску утворюються вогнища інтенсивного окислення, які і призводять до самозаймання палива.
- Велика величина кута випередження запалювання. Ця характеристика показує, в який момент стиснення ТВЗ подається іскра, і чим пізніше це відбувається, тим більше високий тиск встигає виникнути в циліндрах. А саме це і призводить до детонації.
- Неправильний вибір свічок. Кожен тип свічок запалювання володіє індивідуальними тепловими характеристиками, які мають відповідати моделі двигуна, встановленого на автомобіль.
- Октанове число використовуваного циліндра. Чим менше октанове число, тим вище ймовірність вибухового самозаймання паливно-повітряної суміші. Це обумовлено тим, що при зниженні даної характеристики зростає хімічна, насамперед окислювальна активність палива. Тому дуже важливо дотримувати рекомендації автовиробника і вибирати рекомендовану їм марку бензину.
- Ступінь стиснення. Дана характеристика розуміється як відношення обсягу камери згоряння до загального обсягу циліндра. Чим вище ступінь стиснення, тим вище значення утвореного тиску і температури. А ці умови, як уже зазначено вище, є основними провокаторами детонації. Щоб нівелювати високу ступінь стиснення, слід використовувати високооктанове паливо.
- Особливості та дефекти двигуна. Детонацію можуть провокувати:
- недостатнє охолодження незгорілої часто горючої суміші, що залишається в циліндрах;
- неефективна конструкція камери згоряння, що призводить до затримок догорання палива;
- проблематичне відведення тепла від головки поршня до тіла циліндра, викликане неправильною формою поверхні поршня;
- циліндри надмірно великого діаметра – це призводить до погіршення відведення тепла, збільшення числа ділянок, віддалених від свічки, де і формуються детонаційні вогнища.
Навіщо потрібен датчик детонації
Як виглядає датчик детонації.
У конструкції багатьох двигунів на блоці циліндрів є такий модуль, як датчик детонації. Його основне завдання полягає у відстеженні процесу згоряння ТВЗ в циліндрі і автоматичній зміні параметрів запалювання і якості горючої суміші. Принцип дії датчика заснований на акселерометрії – він трансформує енергію коливань блоку циліндрів в електричні імпульси, які у вигляді сигналів надсилаються в блок керування двигуном. Тут сигнали розшифровуються, і електроніка вносить корективи у величину кута випередження запалювання і співвідношення бензину і повітря в робочій суміші.
Конструктивно датчик детонації являє собою п’єзоелектричний елемент, розміщений у захисному корпусі. При виникненні детонації на краях даного елемента утворюється напруга. І чим вище амплітуда і частота механічних коливань блоку циліндрів, тим більше стає величина цієї напруги.
Однак можливості зростання напруги примусово обмежені на рівні певного критичного значення. При його перевищенні в блок управління двигуном відправляється відповідна команда, яка зменшує кут випередження запалювання та/або змінює співвідношення бензину і повітря в ТВС. При відключенні датчика від двигуна, але збереженні зв’язку з блоком управління, електронна система починає працювати в режимі «все в порядку», не реагуючи на таку детонацію. Тому справність вказаного датчика має велике значення для збереження працездатності двигуна і запобігання його передчасного зносу.
Читайте також: Ознаки несправності датчика детонації.
Наслідки детонації
Що відбувається в циліндрах детонація надає на механічну начинку автомобіля широкий спектр негативних впливів. Найбільш істотними з них є наступні:
- Підвищені навантаження на весь кривошипно-шатунний механізм призводять до швидкого виходу з ладу. Тут страждають і колінвал, і шатунні і корінні вкладиші. Також пошкодження отримує і поверхню поршнів. Вплив може бути настільки сильним, що поршні покриваються безліччю щерблень і сколів, їх кромки скругляются, а перемички між маслос’емних кільцями руйнуються.
- Температура двигуна істотно підвищується, порушується процес його охолодження, що призводить до деформації циліндрів і поршнів, а в окремих випадках навіть до прогорання ГБЦ.
- Масляна плівка на стінках циліндрів при контакті з вибуховою хвилею руйнується, що додатково прискорює знос елементів двигуна.
- Також детонація в двигуні призводить до зменшення його потужності і зростанням витрат палива.
Для того, щоб захистити свій двигун від таких наслідків, слід уважно ставитися до його стану. Найпростіша і важлива міра – використання якісного палива з оптимальним октановим числом. Крім того, потрібно стежити за станом свічок – при покритті електрода нагаром, зменшенні зазору запалювання стає менш ефективним, що призводить до детонациям. Важливим нюансом є також справність охолоджуючої системи – в ній має бути достатньо антифризу, в радіаторі не повинно бути течі, а вентилятор має ефективно відводити гаряче повітря.
Читайте також: Що таке ступінь стискування двигуна і якою вона повинна бути.
Відео на тему
Схожі статті
-
Гідроудар двигуна: що це таке
-
Коли і як міняти ремінь ГРМ
-
Ознаки несправності датчика положення дросельної заслінки
-
Ознаки несправності лямбда-зонда
