Антология неисправностей: причины детонации двигателя
Профессионализм моториста заключается не только в том, чтобы оперативно снять головку блока цилиндров на Альфа-Ромео, к примеру, качественно ее отремонтировать и не забыть при этом в цилиндре пинцет. Хороший моторист всегда определит неисправность по шуму. Для чайника двигатель может просто «позвякивать» или «прищелкивать», а для профессионала сразу открывается причина, следствие и возможные варианты лечения. Это для чайника двигатель может «тарабанить» после выключения зажигания, а опытный моторист сразу скажет: «Да у вас, батенька, детонация», и прищурится в пенсне.
Что такое детонация двигателя
Признаком того, что двигатель находится в плохом состоянии, является стук поршневых пальцев, что представлены на фото
Некоторые же идут по старому надежному пути — хороший стук вылезет на поверхность всегда. Вот он и вылазит, но только серьезными финансовыми вложениями, вплоть до полной замены двигателя, если меры не приняты вовремя. Те самые звонкие звуки, которые большинство идентифицирует, как звон погибающих поршневых пальцев ни с того ни с сего, когда резко утапливается педаль газа на низких оборотах при попытке разгона, никакие не пальцы. Стук поршневых пальцев — это уже первые аккорды похоронного марша двигателю. Пальцы изнашиваются только после самих поршней и колец. Этому должна предшествовать целая серия серьезных симптомов, которые не могут остаться незамеченными. Звонкий стук — это не металлический звон металла о металл, к счастью, а процесс сгорания топлива с огромной скоростью, несвойственной для нормального режима работы мотора. Это сгорает смесь, которая находится на максимальном удалении от искры, а называется этот процесс детoнацией.
Детонацию можно определить как на слух, так и по внешним проявлениям. Из выхлопной трубы кратковременно может валить черный дым, как на дизеле, уменьшается температура отработанных газов, а в работе это сказывается в кратковременной потере мощности, перегрев мотора до критических температур и крайне неустойчивая, порой не поддающаяся управлению, работа двигателя. Детонация, по большому счету, это взрывная волна разрушительной силы, она создана избыточным количеством топлива. А рождается она при возникновении разгонных нагрузок, движении под гору, когда водитель топит педаль акселератора в пол, генерируя переобогащенную смесь. Она поступает в цилиндр, переполняет его, а там на нее уже действует высокое давление и температура. Давление само по себе не возникает, а создается и давлением поршня, что вполне нормально, и давлением от возгорания номинальной порции смеси. В этот момент поршень находится в такте сжатия, а волна пламени расползается по всему объему камеры сгорания, сжигая все, что есть у нее на пути, генерируя дополнительное высокое давление.
Видеоурок по наглядной детонации мотора
www.youtube.com/watch?v=wngKRgJPYYU
Несгоревшая же смесь под влиянием огромного давления и большой температуры образовывает горючие вещества — спирты, перекиси, альдегиды, между которыми начинается неконтролируемая цепная реакция, это и ведет к самовоспламенению со взрывными последствиями. Взрывы приводят к очередному росту температуры и давления, а скорость пламени в этот момент может достигать от тысячи до 3000 м/с. Нормальная скорость сгорания смеси, в нормальных условиях, не превышает и 25 м/с. И начинается настоящий ад — пламя движется с этой скоростью, ударяясь о поверхность гильзы и порождая все новые очаги воспламенения, амплитуды взрывных волн накладываются, что может привести к неконтролируемому росту количества оборотов. «Мотор пошел в разнос», — понимающе кивнет бывалый водитель ЗИЛ 130. И будет совершенно прав. Вот оно, самое страшное проявление детонации — мотор раскручивается самопроизвольно, не реагируя на подачу топлива, а обороты растут до полного сгорания двигателя в буквальном смысле слова. Остановить мотор удается далеко не всегда и кончается эта история печально. Вот так проявляется, казалось бы, невинный «цокот пальцев». Страшно и подумать.
Причины детонации двигателя
А источником всех бед, связанных с детонацией двигателя, есть прокладка между рулем и сиденьем. Сам водитель, заливая в бак низкооктановое месиво вместо положенного хорошего бензина, подписывает двигателю смертный приговор. Низкое октановое число бензина как раз и стает причиной детонации. Но бывают случаи, когда детонация просто проходит легкой дрожью по двигателю и исчезает. Ее даже не всегда удается заметить. Такое явление чаще всего возникает на дефорсированных двигателях и моторах небольшого объема — это ВАЗ 2114, 2110, 2109, 2108, двигатели старых конструкций, в системе управления которыми нет датчика детонации, ВАЗ 2101-2107, старые иномарки. Они-то и страдают от отечественного топлива непонятного состава в первую очередь. Попробуй объяснить Тойоте Королла 87-го года выпуска, что тот бензин, который плещется в ее баке, номинально имея октановое число 98, по факту недотягивает и до 95-го. А дело-то в малом. В степени сжатия.
Прокладка между рулем и сиденьем является причиной неприятностей с детонацией двигателя
Еще лет 50 назад Москвичи и Волги были практически всеядными и могли работать чуть ли не на керосине. Все объяснялось малой степенью сжатия в цилиндрах и низким уровнем форсировки. Степень сжатия у этих динозавров не превышала 6-7 единиц. Поэтому при необходимости они заводились и на керосине, разбавленном водой. Позже, когда с подачи итальянцев по всей стране начали меняться автомобильные стандарты, только появлялся в продаже невиданный бензин АИ 93. Благодаря Фиат 124 с его степенью сжатия 8,8, автомобилисты были вынуждены знакомиться с высокооктановым бензином. А те, кто лили в ВАЗ 2101 старый 76-й, незамедлительно меняли прогоревшие прокладки блоков цилиндров и поршневую с выгоревшими до дыр днищами поршней. Одно время пытались бороться с детонацией, искусственно разжимая двигатель. То есть уменьшали степень сжатия установкой более толстой прокладки головки, а заодно хотели сэкономить на более дешевом бензине. Но цена такой экономии — капремонт и низкий ресурс, поскольку двигатель не обманешь и он все равно съест столько топлива для достижения паспортной мощности, сколько этого требует физический процесс энергоемкости смеси. Современный двигатель имеет степень сжатия от 9 до 11 единиц и применение некачественного топлива очень быстро отучит экономить на бензине владельцев иномарок, особенно с тщательно заглушенным салоном. Но это не единственная причина появления детoнации в двигателе. Можно пунктирно очертить еще несколько:
- Пропорция рабочей смеси. В определенных условиях, когда смесь переобогащена бензином, соотношение воздух/бензин примерно около 9.0. При малейшем увеличении нормативного давления в камере происходит детонация, это та самая, детонация, которая возникает незаметно, как микроинсульт, но действует разрушительно и беспощадно.
- Значение угла опережения зажигания. Если сдвинуть пик возгорания смеси в сторону увеличения угла опережения, мы получим идеальные условия для появления детонации. А если к этому прибавить еще плохое топливо, подвинуть момент воспламенения смеси ближе к ВМТ, детонация неизбежна. Опять-таки в комплексе с низким качеством бензина.
- Степень сжатия. О ней уже говорили, просто вспомним, что это отношение объемов цилиндра и камеры сгорания. Больше степень сжатия — выше градус горения, давление, при котором происходит процесс воспламенения.
- Конструктивные просчеты в камере сгорания. Здесь мы бессильны что-либо предпринять радикально, но знать о конструкционных недостатках, которые ведут к явлению детонации в моторе, нужно.
www.youtube.com/watch?v=Zy1RYH4xUuM
В большинстве случаев это:
- неудовлетворительные условия охлаждения удаленных от места искрообразования участков;
- медленное догорание остатков смеси в силу конструктивных особенностей камеры;
- неудовлетворительный тепловой баланс поршня — утолщения днища ближе к центру увеличивает путь для отвода тепла;
- крупный диаметр цилиндра тоже не способствует охлаждению и создает новые участки на удалении от электродов свечей.
Как бороться с детонацией
Поскольку мы уже в курсе, что это за беда такая, бороться с ней легче. Да и система управления современного бензинового инжекторного мотора имеет свои способы уклоняться от детонации. Пускай они не радикальные, а временные, но и это дает уверенность в увеличении срока службы мотора как бензинового, так и дизельного. Но сначала поборемся с детонацией руками, а после уже подключим электронику и датчики. На старых двигателях, на которых не установлен датчик детонации, при попадании некачественного топлива в двигатель, при появлении первых признаков детонации целесообразно сдвинуть трамблер в сторону уменьшения угла опережения зажигания до тех пор, пока двигатель еще будет стабильно работать на холостых оборотах. Нельзя сказать, что это полезно для мотора, но по крайней мере так можно добраться до качественного топлива, чтобы потом установить угол опережения зажигания на место. Детонация исчезнет, но долго так ездить не стоит и нужно постоянно контролировать нагрузку, не допуская звона в двигателе. Но и полное отсутствие детонации также не есть признак здорового двигателя. Потому что в этом случае гарантирован прогар выпускных клапанов из-за повышенной температуры выхлопных газов.
Еще полвека назад продукт отечественного автопрома мог работать на бензине даже самого низкого качества
Для старых двигателей ВАЗ 2108-2109, старых Опелей и Фордов можно купить электронный октан-корректор, чтобы постоянно не нырять под капот и не дергать трамблер. Такая штука стоит на старом ГАЗелевском двигателе. На относительно новом 406-м инжекторном уже установлен датчик детонации и микропроцессорная система управления двигателем. При любом отклонении от нормы на панели загорается лампа, сигнализирующая о выходе из строя или о некорректной работе бортовой электроники. То же происходит в современных двигателях Приора, Калина, Гранта, на всех автомобилях Ниссан, Хонда, где установлена современная система управления двигателем. В системе находится датчик детонации, который при появлении первых признаков посылает сигнал на ЭБУ. Блок уже корректирует угол опережения зажигания, согласно данным, полученным от датчика. Как правило, угол корректировки на Мазда, Тойота и Рено составляет от 2 до 5°. Иногда бывает такое, что топливо настолько выводит из равновесия систему управления, что ЭБУ сразу выдает код ошибки датчика и включает аварийную лампу. Это происходит только в двух случаях — когда датчик детонации вышел из строя и необходима замена, или когда качество топлива не поддается анализу с точки зрения электронного блока управления.