Детонация двигателя, причины, последствия и способы устранения выявленных дефектов мотора

Последствия детонации двигателя

Для осуществления разгона транспортного средства, водитель резко вдавливает педаль газа. При попадании топлива в условия с повышенным давлением, сверхвысокими температурами, происходит воспламенение. Внутри камеры генерируется дополнительное давление, создается взрывная волна с возрастающей амплитудой, возникает цепная реакция, не поддающаяся контролю, коленвал вращается с огромной скоростью.

Детонация приносит огромные разрушения элементам двигателя:

Срываются и обламываются кромки поршней.
Нарушается целостность цилиндров, разрушаются стенки.
Прокладка головки ГБЦ полностью разрывается.
Датчики дроссельные выходят из строя.

Причины возникновения детонации

Ресурс двигателей зависит от правильной эксплуатации. А правильность эксплуатации — это, значит, что при малейших появлениях неполадок, шумов, расхода, ненормальной вибрации сразу принимать меры по их устранению.

Причин детонации ДВС много:

Плохой бензин или дизтопливо (для дизелей).
Октановой число топлива ниже нормы по ГОСТу.
Закупоренные топливный и масляный фильтры.
Не рабочие форсунки.
Неправильная работа топливных инжекторов.
Разрегулирован топливный насос.
Неисправный датчик кислорода — лямбда зонд.
Свечи зажигания не подходят для этой ДВС конкретной марки и модели авто.
Нарушение циркуляции в системе охлаждения.
Наличие проблем с управлением двигателем.

Октановое число топлива

К частой причине возникновения детонации в ДВС относится — эксплуатация мотора бензином с низким октановым числом.

Октановое число — это показатель степени сжатия. Чем выше октановое число, тем сильнее надо сжать топливо в цилиндре, чтобы оно воспламенилось. Чем ниже октановый показатель, тем меньше требуется компрессии для воспламенения топливно-воздушной смеси.

Современные автомобили с двигателями высокого давления должны эксплуатироваться топливом с высоким октановым числом.

Октановое число является, своего рода, антидетонацией, если компрессия двигателей соответствует заливаемому топливу.

Если залить топливо с малым октановым числом в авто с мощным мотором высокой компрессии, то оно будет сгорать в нем раньше положенного времени, что уже создаст антициклическую работу.

Оптимальная работа двигателя внутреннего сгорания осуществляется за счет нахождения «золотой» середины, то есть, чтобы топливно-воздушная смесь не самовоспламенялась от неправильной степени сжатия, а происходила за счет подачи свечами зажигания искр.

Нагар в цилиндрах

Если в цилиндре низкая компрессия, то горючая смесь будет сгорать не полностью, что также приводит к дальнейшим неисправностям — закоксовке. Потом придется делать раскоксовку двигателя своими руками или в сервисе. При образовании слоя нагара на стенках цилиндра, диаметр, соответственно, уменьшается, а компрессия повышается, что приводит к возникновению детонации ДВС.

Чем чище топливо, тем дольше межремонтный период ДВС и тем больше времени до капиталки ДВС. По частоте замены топливного фильтра можно определить, какого качества топливо, в основном, используется.

Не соответствуют свечи зажигания

Игнорируя рекомендации производителей двигателей и свечей зажигания можно установить не подходящие свечи. Часто, на производителей свечей не обращают внимания, при покупке только разделяют для инжекторных двигателей и для карбюраторных. Свечи, которые не подходят, будут воспламенять горючую смесь в неположенное время, что также приведет к детонации двигателя.

Рассмотренные выше 3 причины возникновения детонации — самые часто встречающиеся, но самые легко устраняемые.

Последствия детонации

Как уже было описано выше, детонация — это разрушительная сила, приводящая к сильной вибрации деталей кривошипно-шатунного механизма, головки блока цилиндров и других деталей, непосредственно связанных в работой ДВС.

Что конкретно происходит при детонировании ДВС

При детонации, то есть при взрыве топливно-воздушной смеси в цилиндре, появляется ударная волна, которая разрушает гладкие стенки цилиндра, уничтожает защитную пленку на поверхностях трущихся деталей.

К последствиям детонации относится и перегрев цилиндров мотора, из-за того, что высокой температуры газы нагревают соприкасаемые детали.

А при перегреве цилиндров в результате взрыва подаваемого горючего начинают крошиться кромки поршней.

Перегретый двигатель разрушает прокладку головки блока цилиндров, приводит к прогару клапанов газораспределительного механизма, свечи зажигания перегорают, возможно появление микротрещин на самом блоке или головке блока.

Отсюда делаем вывод, что детонация ДВС с сопровождающимися высокими термическими и ударными нагрузками, приводит к разрушению как отдельных деталей, так и двигателя в целом. Эксплуатация автомобиля с детонацией двигателя уменьшает работоспособный ресурс и межремонтный период.

Приобретаем полезные знания по видео: Теория ДВС.

Как детонирует двигатель на видео (шум).

Точное определение слову «детонация», которое можно найти сейчас, есть в энциклопедии журнала «За рулём»

Правда, там само определение называют «причиной», чтобы подчеркнуть важность явления детонации. Итак, детонация двигателя – это самовоспламенение топлива в тех зонах, которые наиболее удалены от свечи

Вот так, просто и понятно – никаких «взрывов» или «стука пальцев». Правда, в действительности детонация проявляет себя характерным металлическим призвуком. Его ещё можно назвать «цокотом». Причины детонации инжекторного двигателя рассматриваются дальше.

Причины детонации двигателя

Каждый двигатель автомобиля сконструирован и настроен для работы на определенном топливе. В характеристики бензина, дизеля, или смеси газов (у автомобиля с ГБО) закладывается порог степени сжатия, до которого этот класс топлива устойчив к самовоспламенению, или взрывному горению. Для бензина и газов распределение на виды идет по октановому числу (АИ 95, АИ98, АИ105 и т. д.), для дизеля – по цетановому. Если в цилиндры подается смесь, не соответствующая усилию сжатия, которое обеспечивает конкретный мотор – более устойчивая к самовоспламенению (высокооктановая) — сгорит не полностью, и создаст в камере температуру выше расчетной. Менее устойчивая — загорится раньше, чем нужно, в конце такта сжатия, когда поршень движется к ВМТ, и будет создавать противодействие его движению.

Детонация двигателя причины:

Низкооктановое топливо в цилиндрах двигателя с большой степенью сжатия.
Дефицит горючего — бедная смесь менее устойчива к детонации.
Повышенная, по сравнению с расчетной, температура в камере сгорания.

Первый фактор — часто усугубляется: неполадками в топливной системе, износом ЦПГ, сажевыми отложениями в камере сгорания — вокруг седел клапанов, или резьбового отверстия свечи.

Сажевые отложения на поршне

У второй причины есть несколько «корней»: забитые форсунки, топливный фильтр, неисправный регулятор давления в рампе, или насос, не дающий достаточно «питания».

Третья – может быть спровоцирована, кроме плохого горючего, недостаточным охлаждением двигателя, или поступающего в него воздуха (из турбины), забросом в камеру моторного масла через изношенные маслосъемные кольца.

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 ГБЦ

Прогар поршня

Прогар клапана

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).

Датчик детонации

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.

Детонация, как она есть

Детонация может наблюдаться по нескольким причинам с похожими симптомами, но последствия могут быть куда печальнее. При детонации неконтролируемо выделяется огромное количество тепла, катализируя процесс сгорания бензовоздушной смеси.

Основные причины детонации

При схожих симптомах, причинами детонации могут служить:

Использование топлива с низким октановым числом, меньшей детонационной стойкостью, чем рекомендует завод-изготовитель двигателя. В этом случае детонация возникает по причине несоответствия степени сжатия сорту бензина или солярки — они самопроизвольно загораются без искрообразования, из-за высокой степени сжатия и высокой температуры в камере сгорания

Чтобы избежать детонационных процессов, достаточно заправлять автомобиль бензином именно с таким октановым числом, как указывает производитель.

Кроме того, важно и качества топлива, наличие в нём примесей, воды, твёрдых фракций.Слишком раннее зажигание также может вызвать детонацию из-за нарушения температурного режима работы в камере сгорания. В этом случае также рабочая смесь сгорает неконтролируемо, поскольку детали цилиндро-поршневой группы перегреты.
Несоответствие калильного числа свечей рекомендации завода-изготовителя

В принципе, неправильных свечей не бывает, они просто могут не соответствовать режимам работы конкретного мотора, накаляться и также вызывать детонацию, топливо будет сгорать без искрообразования.

Нагар в камере сгорания, на днище поршня, на клапанах приводит к уменьшению объёма камеры сгорания, а это, в свою очередь, увеличивает степень сжатия. В таком случае, даже на хорошем и соответствующем двигателю бензине может наблюдаться детонация. Мотористы называют несколько причин образования нагара, среди которых эксплуатация двигателя в режимах малых нагрузок. Для профилактики возникновения нагара желательно дать мотору периодически поработать под сильной нагрузкой, на высоких оборотах.

Перегрев двигателя. Если мы уверены в качестве топлива, в состоянии цилиндро-поршневой группы и в правильно установленном угле опережения зажигания, стоит обратить внимания на систему охлаждения: уровне антифриза, корректности работы термостата, а также качестве охлаждающей жидкости, чистоте радиатора охлаждения, работу электрического вентилятора охлаждения радиатора.

Детонация может привести к поломке двигателя

При выключении зажигания двигатель детонирует – как спасти авто?

Безусловно, если двигатель работает при выключенном зажигании, что самым лучшим образом свидетельствует о его детонации, первым делом стоит обратить внимание на используемое топливо. Не стоит говорить о том, что можно применять только лишь такое горючее, которое будет полностью соответствовать всем требованиям завода-изготовителя

Кроме того, заправляйтесь на надежных заправках, так как небольшая экономия (несколько рублей за литр) в результате может вылиться в приличные расходы за ремонт «сердца» автомобиля.

Также следует проверить угол зажигания, и если оно слишком раннее, то это может привести к повреждению пар трения, и в результате на вкладышах и коленвале образуются задиры и другие дефекты. В этом случае следует отрегулировать угол зажигания, чтобы он находился в пределах нормы. Вопросы могут возникнуть и к свечам зажигания. Учтите, что свечи зажигания строго рекомендуются производителями авто, и не стоит отклоняться от данных рекомендаций, иначе в довольно скором будущем придется немало повозиться со своей машиной, чтобы устранить возникшие проблемы.

Если же качество топлива не вызывает сомнения, и свечи в порядке, а зажигание происходит вовремя, тогда вполне возможно причиной служит перегрев. Довольно часто можно столкнуться с ситуацией, когда двигатель дергается после выключения зажигания. Обязательно проверьте уровень охлаждающей жидкости и оцените состояние термостата. Если же с ним что-то не так, то, не медля, обратитесь в сервисный центр.

Последствия детонации

Учитывая то, что данное явление представляет собой взрыв, не стоит рассчитывать на отсутствие последствий.

Если происходит детонация, мощность силового оборудования значительно уменьшается, а расход топлива существенно возрастает.

На цилиндры мотора воздействует колоссальная нагрузка, которая постепенно приводит к поломке, а иногда и к полному разрушению двигателя. В цилиндрах температура возрастает до критической отметки, следовательно, прогорает прокладка головки цилиндрового блока. Данный элемент – это первое, что страдает при возникновении детонации, так как он не способен противостоять долгосрочным механическим и термическим нагрузкам.

Детонация двигателя – это серьезная проблема, для устранения которой может потребоваться замена коленвала, блока цилиндров, головки блока и т. д.

Водители со стажем условно классифицируют данное явление на приемлемую и неприемлемую детонацию.

Приемлемая детонация практически незаметна, так как она возникает на незначительных оборотах и моментально завершается. Появляется она в моторах, не отличающихся большим объемом, при этом имеющих внушительную мощность и существенный крутящий момент.

Неприемлемая детонация проявляется при больших оборотах и при солидной нагрузке. Всего несколько секунд проведенных силовым оборудованием в данных условиях способны нанести автомобилю опасные повреждения.

Влияние особенностей эксплуатации на силу детонации

Даже в исправном механизме велика вероятность, что произойдет детонация двигателя при разгоне или при эксплуатации машины с повышенными нагрузками. Топливо начинает детонировать при длительных подъемах, особенно если скорость превышает установленную передачу. Выражаясь иначе, водитель не должен давить на газ при преодолении подъема, пока не осуществит переход на понижение скорости.

В это время коленчатый вал имеет низкие обороты, не хватает мощности на подъем автомобиля в гору. В общее звучание работающего двигателя добавляются отчетливые детонационные стуки, вызванные высокочастотной взрывной волной.

Топливовоздушные смеси вызывают детонацию при недостаточном охлаждении и неисправностях в системе:

преждевременное раннее зажигание;
перегревание мотора;
наличие большого количества нагара в камерах;
закоксованность стенок цилиндров, приводящая к увеличению степени сжатия.

Если накопилось много нагара, объем камеры резко уменьшается, а значит степень сжатия возрастает. Вредные отложения способствуют значительному повышению температурного режима . Случается, что нагар тлеет, в результате чего смесь самовоспламеняется в самый неподходящий момент (эффект калильного зажигания). Это неконтролируемое явление – детонация двигателя при выключении зажигания. При несанкционированном возгорании топлива двигатель несет серьезный ущерб, его моторесурс значительно сокращается.

Детонация двигателя после выключения зажигания

Помимо того, что ДВС детонирует после работы свеч и других механизмов, детонация может происходить при выключении замка зажигания. Это процесс происходит в среднем за несколько секунд, однако в редких случаях может достигать 20–30 секунд.

Чаще всего двигатель детонирует после отключения зажигания при неправильно подобранном топливе. Разное октановое число бензина предназначается для разных уровней сжатия. В таком случае, если бензин не соответствует требованиям автомобиля, то качества ТВС может быть недостаточно для обеспечения нормального механизма сгорания.

При активном воспламенении выделяется излишек тепла и энергии, который направлен в сторону двигателя.

Другой причиной детонации при отключении зажигания считается излишне раннее зажигание. Некоторые механики устанавливают его из побуждений повысить чувствительность к движению дроссельной заслонки. Однако часто не учитывают факт, что при такой настройке воспламенение ТВС происходит раньше в момент движения поршня к верхней точке. Отсутствие продуманной системы охлаждения усложняет отвод тепла от двигателя и вызывает перегрев.

Третьей причиной подобной проблемы считается неправильно подобранные свечи, или же их перебойная работа.

Что такое детонация и как ее определить

Любой автолюбитель может столкнуться с тем, что детонирует двигатель при глушении автомобиля. Но не каждый расценит необычный звук с правильной стороны. Ликвидировав пробелы в вопросе неустойчивых режимов работы мотора, наступит ясность в понятии, допустимо ли это явление или нет.

Определение и суть

Детонация – это процесс горения топливно-воздушной смеси с критически высокой скоростью, приводящий к резкому повышению давления и температуры. Возникает явление на этапе резкого повышения давления в цилиндре и догорания смеси в пристеночных слоях во время такта сжатия.

Мгновенное сгорание подготовленных продуктов вызывает распространение в камере сгорания ударных волн со скоростью до 1 200 м/с. При кондиционном горении также возникают волны ударного характера, однако интенсивность их распространения не превышает 50 м/с.

При столкновении ударной волны с преградами в виде стенок цилиндров и поршней издается характерный детонационный стук. Мнение о том, что это стучат поршневые пальцы, не имеет под собой никакого основания.

Последствия

Чем опасна детонация – логически предположить можно исходя из определения явления. Вполне ясно, что действие ударных волн далеко не лучшим образом сказывается на работоспособности мотора:

Повышение отдачи тепловой энергии в днище поршня и стенки камеры сгорания и попутный их перегрев.
Разрушение межцилиндровых перегородок и поршней.
Ликвидация масляного слоя на стенках цилиндра.

Признаки неисправности

Прежде чем разобраться, из-за чего происходит детонация, необходимо ее выявить. Проявляется нежелательное явление исключительно на работающем моторе. Отсюда следствие – при глушении или после выключения зажигания двигатель детонировать не может. Да и на холостых оборотах встретить ее довольно трудно, разве что при запуске на газу.

А вот под нагрузкой услышать металлические стуки можно. Особенно при разгоне в гору на повышенной передаче и малых оборотах. Ударная волна также противодействует ходу поршня вверх, что выражается в потере мощности и повышенном расходе топлива.

Зеленоватый или черный дым из выхлопной указывает на то, что дело худо. Неприятное явление имело место быть и уже закончилось. Несвоевременная фиксация факта привела к тому, что отколовшиеся части алюминиевых деталей вылетают через выпуск.

Основные причины и как их устранить

Стоит проанализировать и недавние изменения, повлекшие за собой возникновение сильных или легких стуков:

Посещалась заправка и был залит некачественный или низкооктановый бензин. Руководствуйтесь рейтингом АЗС при выборе автозаправочной сети. В крайнем случае поможет присадка для повышения октанового числа.
Система зажигания карбюраторного двигателя подвергалась регулировке. Детонация любит ранее зажигание, поэтому необходимо соблюдать баланс в регулировке угла опережения.
«Инжектор» перепрошивался с целью повышения экономичности. Бедная смесь создает благоприятные условия для нестабильной работы.

Детонационный стук может проявляться на холодную или на горячую только при низкой частоте вращения коленчатого вала. На высоких же оборотах он возникает при резком изменении нагрузки или при движении на максимальной скорости.

К сведению. Нагруженные турбодвигатели более подвержены возникновению неустойчивых режимов, нежели атмосферные.

Полезные советы и рекомендации опытных автомобилистов

Формируемая при взрывном сгорании ударная волна изменяет тональность работы двигателя. Водителю необходимо научиться улавливать появление посторонних звуков, указывающих на некорректную работу силового агрегата. Следует учитывать, что в процессе движения не допускается изменение звучания мотора. Любой посторонний шум косвенно указывает на неисправность агрегата.

Если детонация появилась после заправки автомобиля, то необходимо долить в бак бензин с повышенным октановым числом. В случае, когда двигатель рассчитан на топливо типа А-98 или выше, доливка не поможет. Необходимо слить горючее с промывкой рампы и форсунок. При длительной эксплуатации машины в условиях городских пробок на деталях поршневой группы оседает нагар. Для устранения отложений необходимо совершить поездку протяженностью 50-70 км по загородному шоссе с максимально допустимой скоростью.

Подробнее о факторах детонации

Можно выделить несколько наиболее распространенных и вероятных причин, из-за которых мотор начинает детонировать.

Качество топлива. Порой от безысходности или с целью сэкономить водители заезжают на сомнительные АЗС, не зная, какого качества топлива они предлагают. Часто на заправках искусственно повышает октановое число, добавляя метан или пропан. Это становится причиной детонации, поскольку газ испаряется быстрее, нежели чистый бензин. В итоге на стенках формируется нагар, который затем провоцирует так называемое калильное зажигание. Это есть смесь воспламеняется из-за прогретых электродов и нагара на внутренних стенках. Как результат, зажигание отключается, но двигатель все еще работает;
Октановое число. Есть и другие ситуации, когда водитель намеренное экономит на топливе, покупая горючее с меньшим октановым числом. Потому не удивляйтесь, когда вместо рекомендуемого 95-го вы льете 92 и уж тем более 80 бензин, появляется детонация;
Свечи зажигания. Часто автомобилисты попросту не знают, как их правильно выбирать, покупая самая дешевые или те, которые посоветует продавец. Потому свечи выбирают строго в соответствии с рекомендациями автопроизводителя под конкретный двигатель;
Особенности конструкции. К ним относят давление в камеры, структуру поршневого дна, конструкцию камеры сгорания, место расположения свечей и пр. Практика показывает, что при большем создаваемом давлении в цилиндрах риск детонации увеличивается.

Если вы сами не можете определить причину, то тянуть время и ждать, что все вдруг пройдет само, не стоит. Отправляйтесь в автосервис, проводите диагностику и решайте проблему максимально быстро.

Что такое детонация

Детонация: нарушение процесса сжигания топливной смеси в камере сгорания, когда горение происходит не плавно, а взрывообразно. При нарушении процесса резко возрастает давление, возникает ударная волна, подскакивает температура и появляются новые очаги самовоспламенения смеси

В нормальных условиях смесь начинает воспламеняться, когда поршень немного не доходит до верхней мертвой точки, угол опережения зажигания составляет обычно 2-3 градуса. Завершается вспышка после того, как поршень минует ВМТ. В случае детонации смесь воспламеняется еще в середине такта сжатия. Поршень испытывает сильное противодействие, в итоге пропадает мощность двигателя и значительно повышается расход.

Детонацию можно разделить на допустимую и недопустимую. Допустимая, возникает на низких оборотах и продолжается недолго. Чаще всего подобное происходит в двигателях небольшого объема с относительно большой мощностью и крутящим моментом. Недопустимая, возникает в форсированных ДВС при повышенных нагрузках на высоких оборотах, спустя нескольких секунд работы в таких условиях, двигатель получит серьезные повреждения.

Как происходит

Исправный двигатель будет детонировать, если использовать для его работы топливо, характеристики которого не соответствуют подходящему октановому (бензин) или цетановому (дизель) числу. Если используется правильное октановое или цетановое число, значит, что‐то не так с работой системы газораспределения, с настройками системы зажигания, балансом воздуха и горючего в топливовоздушной смеси.

В правильном цикле работы ДВС – топливо в цилиндре равномерно распыляется на мельчайшие капли, перемешивается с воздухом, и сгорает постепенно, плавно передавая свою тепловую энергию донышку поршня, и дальше – кривошипу. Скорость распространения пламени в этом случае – 20–30 м/с. При детонации она больше почти в 10 раз, и достигает сверхзвуковой (свыше 1200 м/с). Горючее уже не создает такую «мягкую» волну, нажимающую на дно поршня поступательно, а почти «взрывается», формируя ударное усилие, которое разрушительно действует на ЦПГ. Это как нажимать на кнопку пальцем, или бить по ней молотком — разница воздействий примерно одинакова.

Как происходит детонация
Чем дольше игнорировать этот признак неисправности — тем меньше шансов избежать капитального ремонта цилиндропоршневой группы.