О взрыве двигателя: чем это опасно и как его избежать
Из всех возможных симптомов неисправности детонация – одно из самых опасных явлений в двигателе. Autonews.ru Узнайте, что это такое и как защитить основные узлы вашего автомобиля
Фото: Стандрет/Shutterstock/FOTODOM
Что такое детонация двигателя
Детонация двигателя – это процесс, при котором смесь топлива и воздуха внутри цилиндра начинает самопроизвольно и неконтролируемо воспламеняться. Взрыв может произойти при сжатии поршня (когда поршень только поднимается) и в его верхнем положении, практически одновременно с воспламенением смеси свечой зажигания. В результате этих микровзрывов (фактически взрывов) в цилиндре возникают мощные ударные волны, которые могут оказать вредное воздействие на детали, особенно на поршни и шатуны.
Обратите внимание, что в этой статье речь пойдет о взрывах в бензиновых двигателях. В дизеле процесс сгорания протекает по несколько иному алгоритму и взрывы в классическом «бензиновом» понимании почти не происходят.
Чем детонация отличается от обычного воспламенения смеси
Чтобы разобраться более наглядно, необходимо дать некоторые пояснения, чем взрыв отличается от нормального горения смеси бензина и воздуха.
- В тот момент, когда это произошло. Детонация практически всегда предшествует или возникает одновременно с началом сгорания свечи зажигания. Если стук возникает раньше, он возникает на такте сжатия. Микровзрыв, вызванный расширением газа, фактически препятствует движению поршня вверх. Если взрыв произойдет позже (наиболее распространенный вариант), то он произойдет вблизи высшей точки движения поршня. В этом случае детонационная волна направлена в сторону нормального фронта горения, удаляющегося от стороны свечи зажигания. Это мешает расчетному процессу зажигания и создает сильные толчки и тепловые нагрузки в камере сгорания. Этот вариант нагляден, но очень понятен, как показано на изображении ниже.
старая, но своевременная иллюстрация природы взрывов (Фото: boefab.com)
- место рождения. Нормальная точка воспламенения топливовоздушной смеси всегда одна и та же: в области искры на свече зажигания. Отсюда фронт пламени в свою очередь распространяется по камере сгорания, а затем рабочие газы относительно плавно толкают поршень вниз. При детонации локализованный взрыв может произойти практически в любом месте цилиндра, причем это явление возникает чаще всего в конце такта сжатия, в точке, наиболее удаленной от свечи зажигания.
1 – Дизайнер предусмотрел распространение фронта горения от свечи. 2 — Центр взрыва параллельно фронту (Фото: twokarburators.ru)
- скорость передачи. Конструкторы подсчитали, что процесс сгорания топливовоздушной смеси (так называемый фронт горения) относительно медленный и происходит со скоростью, меньшей скорости звука. Волны, порождаемые взрывными микровзрывами, распространяются со сверхзвуковой скоростью. В этом самопроизвольном процессе поршень просто не успевает за резким расширением газа – воздействие удара происходит не только на поршень, но и на стенки камеры цилиндра и на все остальные компоненты. Это также сопровождается резким повышением температуры относительно расчетного значения.
Причины детонации двигателя
Если не углубляться в теорию, основных причин взрыва всего две: неподходящая марка бензина и неисправность самого двигателя. Давайте посмотрим на них поближе.
- Октановое число бензина слишком низкое. Что это за особенность и насколько она важна для правильной работы двигателя, мы рассказывали в другой статье. А пока лишь напоминаем, что цифра после «АИ» названия заправки напрямую влияет на вероятность взрыва. Чем выше значение, тем более устойчив бензин к детонации и тем меньше вероятность «детонации».
- Выход из строя двигателя. Среди классических причин взрывов можно отметить такие неисправности, как неправильный момент зажигания (IPA), неправильное количество включений свечей зажигания и отказы топливной системы. На опасность взрыва также влияет наличие крупных отложений в камере сгорания или неэффективная работа системы охлаждения. В первом случае увеличивается степень сжатия (двигатель на это не рассчитан), во втором случае существенно возрастает температура, что также способствует самовоспламенению смеси.
Угол опережения зажигания (IAF) – это момент, в который происходит разряд на свече зажигания. Зависит от нагрузки и скорости. Номинал термостойкости свечи зажигания — это характеристика, определяющая способность свечи зажигания противостоять перегреву.
- Сумма факторов, возникающих в результате корректировок. Это может быть неправильно выполненная модификация чипа в собственном гараже, либо «железное» изменение, при котором не была выбрана правильная программа управления: установка нестандартных поршней, замена турбокомпрессоров, распредвалов и т.д.
Фото: Стандрет/Shutterstock/FOTODOM
Как определить детонацию двигателя
Описываемое явление почти всегда слышно и характеризуется резким стуком. Однако настоящий взрыв (который редко случается на правильно настроенной работающей машине) часто путают с аналогичными симптомами других неисправностей. Даже в определенных режимах работы постукивание гидрокомпенсаторов, поршневых пальцев и даже характерное стрекотание выхлопа иногда можно принять за взрыв. Для точного определения используйте следующий метод.
- Компьютерная диагностика. Любой современный двигатель может точно определить наличие и момент взрыва. Более того, совершенно не обязательно, чтобы блок управления немедленно выдавал команду «Проверьте двигатель». Если посмотреть хранящиеся в памяти логи (архивы событий), то любая машина почти наверняка в следующем году столкнется с взрывом. Просто в подавляющем большинстве случаев эти моменты редки и очень кратки. Затем электронный «мозг» записывает неисправность в память, но если событие не повторится в течение нескольких минут (или часов), звуковой сигнал не подается.
- Акустическая диагностика. Точность этого «старомодного» метода целиком зависит от квалификации проверяющего и в целом оставляет желать лучшего. Чтобы это определить, воспользуйтесь автомобильным стетоскопом, похожим на медицинский прибор, и приложите его к двигателю. Однако учитывая, что многие современные «гуру» путают жужжащий звук форсунки с работой адсорбера, а шум подшипников принимают за износ цепи, полагаться на такую проверку не стоит. Кроме того, на холостом ходу стук практически отсутствует, а во время движения акустическая проверка по понятным причинам крайне затруднительна.
Как электроника борется с детонацией?
Как уже говорилось выше, в разовом периодическом событии нет ничего необычного – при прочих равных электронный блок управления успешно скорректировал «стук». Когда ЭБУ фиксирует взрыв (что происходит менее чем за секунду), классический алгоритм — увеличить подачу топлива, установить момент зажигания раньше (так называемый угол отката) и снизить давление турбины (если оно есть.
Здесь важно обратить особое внимание на подачу топлива — многие ошибочно полагают, что при взрыве нужно впрыскивать меньше топлива, чтобы оно «не так сильно горело». Это неправда. Фактически одним из катализаторов рассматриваемого процесса является именно бедная смесь, смесь, содержащая большое количество воздуха и небольшое количество бензина. В этом случае повышается температура в камере сгорания, а также увеличивается опасность взрыва. Если смесь богатая (недостаточно воздуха, много бензина), «лишний» бензин испаряется в камере сгорания, охлаждая смесь и стенки камеры сгорания. Тем самым снижается возможность хаотического самовозгорания.
Фото: Марко Александр/Shutterstock/FOTODOM
Последствия детонации двигателя
Детонация – один из самых разрушительных режимов работы двигателя внутреннего сгорания. Единственное, что может с этим «конкурировать», — это работа при сильном топливном голодании или сильном перегреве. Во всех трех случаях время простоя двигателя измеряется минутами.
Если по каким-либо причинам взрыв не удается предотвратить штатными средствами и взрыв длится несколько минут, последствия оказываются самыми ужасающими. В первую очередь поражаются шатуны и поршневые группы. Сильные ударные нагрузки в цилиндре на высоких оборотах (можно еще раз посмотреть на рисунок кулаком) могут привести к изгибу шатуна. В то же время чрезвычайно высокие температуры приводят к плавлению поршней, клапанов и свечей зажигания. Прокладки ГБЦ и даже стенки между цилиндрами также могут обгореть. Конечно, это не обязательно происходит сразу, но даже одного последствия достаточно, чтобы разобрать мотор. В общем, обычно все заканчивается капитальным ремонтом, а иногда это даже невозможно.
Как устранить детонацию двигателя
Вкратце: бороться нужно не со взрывом, а с его причиной. Для начала убедитесь, что бензин, который вы заливаете, не только нужной марки, но и соответствующего качества. Обычно взрывы прекращаются, когда заправка меняется с «ближайшей» на обычную заправку.
Во-вторых, если двигатель был тюнингован, необходимо убедиться в правильности настройки и тщательно проверить все режимы, особенно для вашего двигателя. То есть через так называемый «откат». К сожалению, не все студии звукозаписи идут по этому пути.
Наконец, если ни один из вышеперечисленных вариантов не вызывает проблемы, остается только тщательная диагностика. Всегда нужно помнить, что взрыв – это не загадочное явление, возникающее само по себе, а просто следствие, причину которого необходимо устранить как можно быстрее.
Также читайте:
- Хотите связаться со мной?
