СтатьиТайны детонации: гореть, но не взрываться

Тайны детонации: гореть, но не взрываться

7:53, 9 августа 2018 г.

Любой опытный водитель относится настороженно к доносящимся из-под капота «лишним» звукам. Это только для непосвященных двигатель тарахтит, а автомобилист со стажем сразу уловит, что уже клапана начали шелестесть, а еще ремень ГРМ после последнего техобслуживания перетянут и теперь слегка гудит. Чуткое ухо даже по «интонации» может  догадаться, что масло уже на минимуме! И наоборот, если ездить по принципу «хороший стук всегда вылезет», то он и вылезет, но в самый неподходящий момент и, что называется, влетит в копеечку.

Часто бывает так, что тихая и смирная машина вдруг начинает издавать какие-то звонкие стуки, особенно проявляющиеся при интенсивном ускорении с низких оборотов, то есть резком открытии дроссельной заслонки под нагрузкой. Водитель (а то и попутчик) тут же отметит раздраженно, что «пальцы стучат, заразы». И будет неправ!

Стук поршневых пальцев свидетельствует о том, что двигатель нуждается в капитальном ремонте и долго он уже не протянет. Подобные звуки возникают не просто так и не вдруг - что-что, а пальцы «кончаются» после поршней и колец. На самом деле причиной звонких и хорошо слышимых для опытного автомобилиста стуков является не стук каких-то металлических деталей, как наивно предполагают многие водители, а сгорание топлива с очень высокой скоростью (1000-1300 м/с) небольшой части заряда смеси, которая отдалена от электрода дальше всего. Это явление называется детонация.


Немного теории


Детонация возникает из-за того, что при прохождении через любое вещество фронта ударной волны оно нагревается. Если ударная волна имеет достаточную силу, то этот нагрев может воспламенить горючую смесь, что приводит к детонации.
Детонационное сгорание смеси возникает при низкой и средней частоте вращения коленчатого вала, причем склонность к этому явлению проявляется при резком увеличении нагрузки.

Объясняется это тем, что отдаленная от фронта пламени часть горючей смеси имеет большую температуру и давление, из-за чего возможно очень быстрое, почти моментальное взрывоподобное горение. На малых оборотах это усугубляется увеличением времени горения смеси.

Что же является причиной детонации? Как правило, сам водитель, заливший в бак вместо положенного высокооктанового топлива некий суррогат, низкое октановое число которого и вызывает детонацию.

Ведь применяемый тип бензина (как правило, для современных автомобилей ОЧ колеблется от 92 до 98) определяется конструктивными особенностями двигателя - диаметром цилиндров, удельной мощностью и, что важнее всего, степенью сжатия.

Больше сжатия


2.jpg

Современный А-80 для старушки
«Победы» не подходит.
Его октановое число слишком...
высокое

Лет 50-60 назад двигатели «Побед» и «Москвичей» были удивительно неприхотливыми к топливу и работали на чем угодно, чуть ли не на  керосине, разбавленном водой  и другими жидкостями!

3.jpg

У многих «Москвичей» наблюдается
склонность к детонации

Это объяснялось слабой форсировкой и низкой степенью сжатия, которая не превышала 6,5-7 единиц. С приходом «фиатопободных» Жигулей ситуация изменилась: относительно высокофорсированный современный мотор отличался немалой по тем временам степенью сжатия (8,8, а затем её снизили до 8,5) и  требовал соответствующего бензина - как минимум, АИ-93! Те же, кто по старинке лил более дешевый (и доступный) «семьдесят шестой», в итоге сталкивались с прогаром прокладки головки блока цилиндров, а то и поломкой перемычек и обгоранием днища поршня.

4.jpg

«Двадцать первая» «Волга» ездила на бензине А-72

Двигатели современных автомобилей для достижения требуемых технических характеристик (высокой удельной мощности, экономичности, приёмистости) имеют высокую степень сжатия (9,5-11), что приводит к необходимости использовать высокооктановое топливо (ОЧ не менее 95). Тот, кто не пожелает услышать «призывы к пощаде» двигателя или просто не сможет этого сделать из-за качественной шумоизоляции (что особенно характерно для иномарок!), будет наказан... И даже если обойдется без катастрофических последствий, ресурс двигателя снижается во всех случаях, да и рассчитывать на нормальную динамику не стоит.

5.jpg

Двигатель ВАЗ-2101 "питался" исключительно
"девяносто третьим" бензином

При детонации не только падает мощность и увеличивается расход топлива (что естественно). Еще увеличивается температура охлаждающей жидкости, что в жаркий день может вылиться в перегрев со всеми малоприятными последствиями. К тому же двигатель может задымить, так как детонация «выбивает» масляную пленку между поршнями и цилиндрами, а также вызывает обгорание свечей и способствует калильному зажиганию, т.е. воспламенению смеси от перегретых металлических частиц.
Конечно, часто в такой проблеме бывает виноват не жадный владелец, а нечистые на руку предприниматели, которые продают под видом А-95, к примеру, обычный «девяносто второй». И даже если ОЧ такого бензина соответствует нормам, что можно достичь при помощи разных присадок, то энергетическая ценность топлива будет недостаточной, из-за чего двигатель будет работать плохо, не развивая положенной мощности.

Кстати, детонация возможна даже при использовании нормального бензина - неверно установленный угол опережения зажигания (в сторону «+») или слишком бедная смесь также способны вызвать детонационное сгорание смеси. Кроме того, иногда двигатель начинает начинает «звенеть» после халтурного ремонта, когда в процессе разборки нарушились метки взаимного расположения коленчатого и распределительного валов, а горе-механики при сборке ориентировались на эти самые метки, что привело к сбитым фазам газораспределения. Как показывает опыт, «ловить» фазы не очень весело, особенно в тех случаях, где из-за смещения распредвала относительно коленвала  клапана могут достать до поршня (двигатель ВАЗ 2108 и большинство иномарок).

6.jpg

Допускаемое октановое число бензина часто
указано прямо на лючке заливной горловины бака

Для «москвичей» и некоторых других автомобилей характерен другой недуг: из-за дефектов центробежного регулятора в распределителе зажигания при резком разгоне не обеспечивает оптимальный УОЗ, так как центробежный автомат слишком рьяно «опережает».

Если же распределитель в порядке, то его характеристики обладают некоторым запасом, то есть детонация начинается только при заметном падении мощности. В итоге двигатель не детонирует и еще остается небольшой запас - на случай вынужденного использования низкооктанового топлива. А начиная с 2500 об/мин центробежный автомат изменяет УОЗ так, чтобы добиться оптимальной работы на грани детонации (на таких оборотах она маловероятна).

Фактор Д

Факторы, влияющие на возникновение детонации:
1. Состав смеси. Как чрезмерно богатая, так и слишком бедная смесь способны привести к возникновению детонации.
2. Угол опережения зажигания. При слишком раннем зажигании увеличивается давление в камере сгорания, что может стать причиной детонации.
3. Октановое число топлива. Чем ниже октановое число бензина, тем выше вероятность детонационного сгорания горючей смеси.
4. Степень сжатия. У двигателя с высокой степенью сжатия также увеличивается давление и температура в камере сгорания, а это – благоприятные условия для возникновения детонации.
5. Конструкция двигателя. Большой диаметр цилиндров, форма камеры сгорания и днища поршня – все это оказывает влияние на процесс догорания смеси, а также на вероятность возникновения очагов детонации.

7.jpg

При езде «со звоном» возможен прогар клапанов,
что потребует их замены

Борьба со звоном


Поскольку на вопрос «кто виноват?» уже есть ответы, теперь можно порассуждать о том, «что делать?».
Если двигатель начал детонировать резко и вдруг (скажем, после вынужденной заправки на непроверенной АЗС в дальней дороге), на автомобилях с механическим «трамблером» целесообразно чуть уменьшить опережение зажигания, повернув распределитель в сторону «-».

После уменьшения опережения детонация наверняка исчезнет, хотя ездить так постоянно нельзя. Кроме того, при использовании низкооктанового топлива нужно крайне аккуратно открывать дроссельную заслонку, помня, что всякое резкое движение ногой и педалью «газа» под ней способствует возникновению предательских стуков... Ускоряться при этом нужно медленно, но до более высоких оборотов, чем обычно, чтобы после переключения на высшую передачу обороты не упали до «детонационных». А если двигатель все-таки «зазвенел» (скажем, на сильном подъеме), нужно включить низшую передачу, чтобы двигатель при той же мощности работал на более высоких оборотах.

8.jpg

Эрозия электродов свечей - также признак
детонационного сгорания топливо-воздушной смеси

Т

9.jpg

яжелый случай - прогар днища
поршня вследствие длительной
работы мотора с детонацией

10.jpg

Тяжелый случай - прогар днища поршня вследствие
длительной работы мотора с детонацией

11.jpg

Датчик детонации «сообщает» ЭБУ
о том, что двигатель работает
с детонацией и умная
электроника уменьшает опережение

Некоторые водители, стремясь ликвидировать детонацию «как класс», устанавливают на двигатель дополнительные прокладки между головкой и блоком цилиндров. Когда-то это считалось выходом, хотя сейчас, когда на заправках круглосуточно есть любой бензин, от А-80 до «сотого», заниматься подобной «экономией» не стоит. Ведь меньшая стоимость бензина еще не значит, что получится сэкономить, так как при использовании низкооктанового топлива на 5-10%   снижается мощность и на столько же увеличивается расход топлива. Следовательно, ни о какой экономии не может быть и речи. Да и двигатель можно угробить!

12.jpg

Повернув «трамблер» в «минус», можно снизить
вероятность возникновения детонации.
Однако ездить так постоянно нельзя.

Кстати, в полном отсутствии детонации тоже хорошего мало, поскольку это грозит прогоранием выпускных клапанов вследствие повышения температуры отработанных газов. Когда-то по наличии кратковременной детонации при резком разгоне на определённой (прямой) передаче судили  о правильности установки момента зажигания, но для современных автомобилей пользоваться подобным методом можно лишь в критических ситуациях, так как определённый таким путем УОЗ слишком «приблизителен». Хотя при необходимости  можно быстро проверить качество бензина, включив при скорости 40-50 км/ч четвертую передачу и резко открыв заслонку, разогнаться до 80-90 км/ч. Если двигатель «звенит» долго -  зажигание слишком «раннее» либо в баке несоответствующий бензин.

Пагубные последствия
Чем же опасна детонация для мотора? Длительная работа двигателя на топливе с низким октановым числом или неправильным моментом зажигания, как правило, приводит к фатальным повреждениям деталей цилиндро-поршневой группы. Обычно у «звенящего» мотора все заканчивается прогоревшей прокладкой блока цилиндров, сломанными перемычками поршневых колец и даже прогаром днища поршня или тарелки клапана. В любом случае, никакая призрачная экономия на более дешевом топливе не окупится, поскольку двигатель потребует серьезного (капитального) ремонта.

Иногда в продаже можно встретить электронные октан-корректоры, хотя ими следует пользоваться «с умом», как говорится - двигатель той же «восьмерки» на А-80 нормально работать не будет, каким бы умным приборчиком опережение ни уменьшалось! Подобные устройства особенно удобны в дальней дороге, когда отпадает необходимость лазить под капот для корректировки УОЗ после «левой» АЗС. Правда, при нынешнем изобилии заправочных станций этот вопрос уже не столь актуален, как лет пятнадцать-двадцать назад.

В современных двигателях с системой впрыска топлива электронный блок управления (ЭБУ) самостоятельно корректирует как начальный, так и оперативный угол опережения зажигания, получая информацию от датчика детонации. Благодаря этому «умный» блок всегда выставляет оптимальный момент зажигания, не допуская детонации. Если же датчик выйдет из строя, в комбинации приборов высветится сигнализатор «check engine», а при считывании ошибок диагностическим сканером неисправность датчика легко определится. Правда, иногда «чек» загорается не из-за неисправного датчика – просто топливо настолько плохое, что ЭБУ не может скорректировать параметры УОЗ так, чтобы добиться работы двигателя без детонации. Это – явный сигнал водителю о том, что в баке плещется «левак».

Популярные марки и модели

Kia
Kia

SportageSorentoNiro

BMW
BMW

X1X3X5

Mazda
Mazda

6CX-9CX-5

Suzuki
Suzuki

VitaraVitara SSX4

Ford
Ford

FiestaEdgeKuga

Mitsubishi
Mitsubishi

ASXOutlanderPajero Sport

Renault
Renault

DusterCapturMegane

Peugeot
Peugeot

2083083008

Skoda
Skoda

SpacebackRapidOctavia

VW
VW

PassatTiguanTouareg

Mercedes-Benz
Mercedes-Benz

SGLACLA

Toyota
Toyota

CorollaCamryRAV 4


  • Беларусь
  • Германия
  • Грузия
  • Европа
  • Латвия
  • Литва
  • Молдова
  • Польша
  • Россия
  • Словакия
  • США
  • Франция
  • Чехия
  • Эстония
Вся Украина
  • АР Крым
  • Винница
  • Днепр (Днепропетровск)
  • Донецк
  • Житомир
  • Запорожье
  • Ивано-Франковск
  • Киев
  • Киевская обл.
  • Кривой Рог
  • Кропивницкий (Кировоград)
  • Луганск
  • Луцк
  • Львов
  • Мариуполь
  • Николаев
  • Нововолынск
  • Одесса
  • Полтава
  • Ровно
  • Сумы
  • Тернополь
  • Ужгород
  • Харьков
  • Херсон
  • Хмельницкий
  • Черкассы
  • Чернигов
  • Черновцы