На карбюраторних автомобілях детонація нерідкою була гостею. Більше того, її поява часом було навіть бажане! Нижче розкажу, як її використали для досягнення оптимальної регулювання двигуна.

Пальчики стукають?

Давайте визначимося, що ж таке детонація і що її викликає.

Матеріали по темі

Чому мотори помирають раніше строку: страшні казки

Всі, хто хоч колись чув про цивільну оборону та про захист від ядерного вибуху, пам’ятають, що один із впливів такого вибуху — це ударна хвиля. До речі, з ударною хвилею ми стикаємося й при прольоті надзвукового літака. Коротше, це хвиля, що розповсюджується в якійсь середовищі (у нашому випадку — у повітрі зі швидкістю звуку. Зустрічаючись з будь-якою перешкодою — будь то стіна, чи наші барабанні перетинки — вона створює відчутний удар. Нагадаємо, що швидкість звуку в повітрі зазвичай приймається рівної 330 м/с.

Тепер відправимося на екскурсію в циліндр двигуна — в той момент, коли відбувається займання робочої суміші. Якщо згорання йде звичайним порядком, то швидкість поширення фронту полум’я і, відповідно, наростання тиску невелика (зазвичай до 50 м/с). Але буває, що створюються умови для згоряння з більш високими швидкостями. Наростання тиску відбувається зі швидкістю звуку в даному середовищі. А це вже значно бóльшие величини, ніж на відкритому повітрі, тому що температура в циліндрі помітно вище. Не буду вантажити формулами, але повірте, що швидкість звуку зростає пропорційно температурі.

Так от, якщо фронт полум’я поширюється зі швидкістю звуку, то ударна хвиля, що має значну енергію, якраз і змушує деталі двигуна видавати ті звуки, які ми називаємо детонаційної стуками. Взагалі, саме коротке і правильне визначення детонації — це «згоряння у фронті ударної хвилі. Звук видають при цьому, звичайно, не поршневі пальці. Для цього потрібні настільки великі зазори, що якщо б вони були, пальці і на нормальних, робочих режимах дуже швидко розбило. Характерний звук видають стінки камери згоряння, дотичні з різкою хвилею тиску. Чи можна цього уникнути? Можна.

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожуєПоворотом переривника розподільника запалювання можна було і домогтися найсильнішою детонації, і повністю її ліквідувати.
Поворотом переривника розподільника запалювання можна було і домогтися найсильнішою детонації, і повністю її ліквідувати.

Випереджаємо запалювання

Як раніше регулювали кут випередження запалювання? Для цього змінювали початковий кут установки переривника — розподільника. Не вдаючись у конструкцію цього досить складного і примхливого вузла з відцентровим і вакуумним регулятором, зауважимо, що його початкова установка дуже впливала на потужності та економічні характеристики двигуна.

Так от, слід було встановити запалювання настільки рано, наскільки це можливо, але не доводячи справу до сильної детонації. Тому і перевіряли регулювання зазвичай на ходу: повністю прогрітий двигун, швидкість 40 км/год, четверта передача, педаль газу в підлогу. При цьому повинно було пролунати всього кілька детонаційних стуків, нагадували дзвінкі удари гайковим ключем по верхній частині двигуна. У міру розгону детонація повинна була зникнути. Практично будь-який бензиновий двигун «любить» їздити з можливо більш раннім запалюванням, і тільки детонація, їздити з якої неприпустимо, обмежує його в цьому.

На наступ режиму детонаційного згоряння впливало багато чинників. Прискорювали його поява навіть незначний перегрів мотора, а також зміна температури навколишнього повітря і, звичайно, якість бензину. Адже звичні терміни — вісімдесятий, дев’яносто другий, дев’яносто п’ятий — це і є октанові числа палива! І детонаційна стійкість дев’яносто п’ятого і дев’яносто восьмого бензинів вище, ніж у застарілого вісімдесятого.

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожуєУ свій час у продажу з’явилися навіть електронні октан-коректори, які, звичайно, могли тільки забезпечувати деякий (регулюється вручну) запізнювання моменту запалювання по відношенню до штатного. Особливо корисні були на автомобілях з газобалонним обладнанням, бо дозволяли мати оптимальне випередження запалювання на обох типах палива.
У свій час у продажу з’явилися навіть електронні октан-коректори, які, звичайно, могли тільки забезпечувати деякий (регулюється вручну) запізнювання моменту запалювання по відношенню до штатного. Особливо корисні були на автомобілях з газобалонним обладнанням, бо дозволяли мати оптимальне випередження запалювання на обох типах палива.

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожуєДатчик детонації на двигуні Lada 4×4
Датчик детонації на двигуні Lada 4×4

Так йшли справи до появи впрысковых двигунів з «розумною» системою управління, що має кілька контурів зворотного зв’язку.

Поширена помилка

У свій час, ще в дев’яностих роках минулого століття, я вивчав всі тонкощі впрысковых моторів на прикладі французького дволітрового двигуна F3R, що встановлюється на автомобіль Святогор виробництва АЗЛК.

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожуєДатчик детонації на двигуні F3R
Датчик детонації на двигуні F3R

Матеріали по темі
Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожує
Бензин для машини дідової

Двигун був забезпечений системою розподіленого уприскування палива зі зворотним зв’язком по кисневого датчика (лямбда-зонду). Але це була не єдина зворотній зв’язок системи управління. Адже там стояв датчик детонації, який, використовуючи п’єзоефект, «почував» коливання двигуна при детонації, змушуючи мізки двигуна переходити на більш пізні кути запалювання. Займаючись дослідженнями, я розумів, що відключивши датчик детонації, ми змусимо тим самим досить розумну систему перейти на максимально пізні кути випередження запалювання. І детонації не дочекаєшся навіть на низькооктановому бензині. Так що, всупереч розхожій думці, обрив датчика детонації або його проведення не викликає детонацію. В принципі, впрысковой двигун детонувати не повинен ніколи.

Розуміючи все це, ми вивернули датчик з двигуна, але залишили під’єднаним до блоку управління. Тобто система думала, що все справно, але детонації не відчувала! І ось тут випробуваний задзвенів, як мідний дзвін.

Шкода детонації

Вибухи, звичайно, навчилися використовувати в мирних цілях, але у випадку з детонацією цей фокус не проходить. Не пристосований двигун до взрывообразному горіння — він любить відносно повільне і плавне протікання процесу. Детонація прискорює зношування деталей кривошипно-шатунного механізму (розбиває, в тому числі й ті самі поршневі пальці, звідки і пішла легенда про стукіт пальців.). Крім того, пошкоджується поверхню поршня, причому ерозія йде не тільки з-за підвищеної температури — ударні хвилі буквально фарбують поверхню поршня і обрушують перемички між поршневими кільцями.

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожуєТак виглядає поршень, піддавався детонації тривалий час.
Так виглядає поршень, піддавався детонації тривалий час.

Матеріали по темі
Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожує
Перегрів двигуна: причини та методи боротьби

Це ще не все. Детонація призводить до перегріву всього двигуна, що знову ж пошкоджує робочі поверхні циліндрів і поршнів і може призвести до прогару прокладки під головку блоку циліндрів.

Умови для детонації

Детонацію можна почути зазвичай:

  • на сильно нагрітому двигуні (на холодному моторі детонації не дочекаєтеся);
  • на автомобілі, заправленому низькооктановим бензином;
  • на режимах велике навантаження і дуже низьких оборотів.

Ймовірність детонації вище в того двигуна, який тривалий час експлуатувався з мінімальними навантаженнями і тому страждав від інтенсивного нагару в циліндрах. Реально сучасні вприскові двигуни, які не піддавалися тюнінгу і мають справну систему управління, «отзваниваются» лише на найнижчих оборотах. За умови, що автомобіль оснащений ручною коробкою передач: автомат на такі режими вийти не дозволить.

Часто чую, як при маневруванні у дворі Форд Фокус 2, що працює в таксі (паливо самі розумієте яке), телефонує в спеку. А був у нас на випробуваннях кросовер Lada XRAY c двигуном 1.8 виробництва Автовазу при потеплінні і заливання палива на «лівій» заправці почав сильно детонувати.

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожуєНа двигуні Лади Иксрей відразу проявляється детонація, якщо залити бак не на брендового АЗС.
На двигуні Лади Иксрей відразу проявляється детонація, якщо залити бак не на брендового АЗС.

Ось начебто і все. Схоже, це явище майже віджило свій вік. Знайти сьогодні відверто поганий бензин все складніше, так і машин з механікою з кожним роком продається все менше, ніж з автоматом. А чи доводилося вам стикатися з детонацією і з її наслідками?

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожує

Фото: з архіву автора і «За кермом.РФ»

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожує
Фото: «За кермом.РФ» Онлайн-редакція

На карбюраторних автомобілях детонація нерідкою була гостею. Більше того, її поява часом було навіть бажане! Нижче розкажу, як її використали для досягнення оптимальної регулювання двигуна.

Пальчики стукають?

Давайте визначимося, що ж таке детонація і що її викликає.

Матеріали по темі
Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожує
Чому мотори помирають раніше строку: страшні казки

Всі, хто хоч колись чув про цивільну оборону та про захист від ядерного вибуху, пам’ятають, що один із впливів такого вибуху — це ударна хвиля. До речі, з ударною хвилею ми стикаємося й при прольоті надзвукового літака. Коротше, це хвиля, що розповсюджується в якійсь середовищі (у нашому випадку — у повітрі зі швидкістю звуку. Зустрічаючись з будь-якою перешкодою — будь то стіна, чи наші барабанні перетинки — вона створює відчутний удар. Нагадаємо, що швидкість звуку в повітрі зазвичай приймається рівної 330 м/с.

Тепер відправимося на екскурсію в циліндр двигуна — в той момент, коли відбувається займання робочої суміші. Якщо згорання йде звичайним порядком, то швидкість поширення фронту полум’я і, відповідно, наростання тиску невелика (зазвичай до 50 м/с). Але буває, що створюються умови для згоряння з більш високими швидкостями. Наростання тиску відбувається зі швидкістю звуку в даному середовищі. А це вже значно бóльшие величини, ніж на відкритому повітрі, тому що температура в циліндрі помітно вище. Не буду вантажити формулами, але повірте, що швидкість звуку зростає пропорційно температурі.

Так от, якщо фронт полум’я поширюється зі швидкістю звуку, то ударна хвиля, що має значну енергію, якраз і змушує деталі двигуна видавати ті звуки, які ми називаємо детонаційної стуками. Взагалі, саме коротке і правильне визначення детонації — це «згоряння у фронті ударної хвилі. Звук видають при цьому, звичайно, не поршневі пальці. Для цього потрібні настільки великі зазори, що якщо б вони були, пальці і на нормальних, робочих режимах дуже швидко розбило. Характерний звук видають стінки камери згоряння, дотичні з різкою хвилею тиску. Чи можна цього уникнути? Можна.

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожуєПоворотом переривника розподільника запалювання можна було і домогтися найсильнішою детонації, і повністю її ліквідувати.
Поворотом переривника розподільника запалювання можна було і домогтися найсильнішою детонації, і повністю її ліквідувати.

Випереджаємо запалювання

Як раніше регулювали кут випередження запалювання? Для цього змінювали початковий кут установки переривника — розподільника. Не вдаючись у конструкцію цього досить складного і примхливого вузла з відцентровим і вакуумним регулятором, зауважимо, що його початкова установка дуже впливала на потужності та економічні характеристики двигуна.

Так от, слід було встановити запалювання настільки рано, наскільки це можливо, але не доводячи справу до сильної детонації. Тому і перевіряли регулювання зазвичай на ходу: повністю прогрітий двигун, швидкість 40 км/год, четверта передача, педаль газу в підлогу. При цьому повинно було пролунати всього кілька детонаційних стуків, нагадували дзвінкі удари гайковим ключем по верхній частині двигуна. У міру розгону детонація повинна була зникнути. Практично будь-який бензиновий двигун «любить» їздити з можливо більш раннім запалюванням, і тільки детонація, їздити з якої неприпустимо, обмежує його в цьому.

На наступ режиму детонаційного згоряння впливало багато чинників. Прискорювали його поява навіть незначний перегрів мотора, а також зміна температури навколишнього повітря і, звичайно, якість бензину. Адже звичні терміни — вісімдесятий, дев’яносто другий, дев’яносто п’ятий — це і є октанові числа палива! І детонаційна стійкість дев’яносто п’ятого і дев’яносто восьмого бензинів вище, ніж у застарілого вісімдесятого.

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожуєУ свій час у продажу з’явилися навіть електронні октан-коректори, які, звичайно, могли тільки забезпечувати деякий (регулюється вручну) запізнювання моменту запалювання по відношенню до штатного. Особливо корисні були на автомобілях з газобалонним обладнанням, бо дозволяли мати оптимальне випередження запалювання на обох типах палива.
У свій час у продажу з’явилися навіть електронні октан-коректори, які, звичайно, могли тільки забезпечувати деякий (регулюється вручну) запізнювання моменту запалювання по відношенню до штатного. Особливо корисні були на автомобілях з газобалонним обладнанням, бо дозволяли мати оптимальне випередження запалювання на обох типах палива.

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожуєДатчик детонації на двигуні Lada 4×4
Датчик детонації на двигуні Lada 4×4

Так йшли справи до появи впрысковых двигунів з «розумною» системою управління, що має кілька контурів зворотного зв’язку.

Поширена помилка

У свій час, ще в дев’яностих роках минулого століття, я вивчав всі тонкощі впрысковых моторів на прикладі французького дволітрового двигуна F3R, що встановлюється на автомобіль Святогор виробництва АЗЛК.

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожуєДатчик детонації на двигуні F3R
Датчик детонації на двигуні F3R

Матеріали по темі
Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожує
Бензин для машини дідової

Двигун був забезпечений системою розподіленого уприскування палива зі зворотним зв’язком по кисневого датчика (лямбда-зонду). Але це була не єдина зворотній зв’язок системи управління. Адже там стояв датчик детонації, який, використовуючи п’єзоефект, «почував» коливання двигуна при детонації, змушуючи мізки двигуна переходити на більш пізні кути запалювання. Займаючись дослідженнями, я розумів, що відключивши датчик детонації, ми змусимо тим самим досить розумну систему перейти на максимально пізні кути випередження запалювання. І детонації не дочекаєшся навіть на низькооктановому бензині. Так що, всупереч розхожій думці, обрив датчика детонації або його проведення не викликає детонацію. В принципі, впрысковой двигун детонувати не повинен ніколи.

Розуміючи все це, ми вивернули датчик з двигуна, але залишили під’єднаним до блоку управління. Тобто система думала, що все справно, але детонації не відчувала! І ось тут випробуваний задзвенів, як мідний дзвін.

Шкода детонації

Вибухи, звичайно, навчилися використовувати в мирних цілях, але у випадку з детонацією цей фокус не проходить. Не пристосований двигун до взрывообразному горіння — він любить відносно повільне і плавне протікання процесу. Детонація прискорює зношування деталей кривошипно-шатунного механізму (розбиває, в тому числі й ті самі поршневі пальці, звідки і пішла легенда про стукіт пальців.). Крім того, пошкоджується поверхню поршня, причому ерозія йде не тільки з-за підвищеної температури — ударні хвилі буквально фарбують поверхню поршня і обрушують перемички між поршневими кільцями.

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожуєТак виглядає поршень, піддавався детонації тривалий час.
Так виглядає поршень, піддавався детонації тривалий час.

Матеріали по темі
Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожує
Перегрів двигуна: причини та методи боротьби

Це ще не все. Детонація призводить до перегріву всього двигуна, що знову ж пошкоджує робочі поверхні циліндрів і поршнів і може призвести до прогару прокладки під головку блоку циліндрів.

Умови для детонації

Детонацію можна почути зазвичай:

  • на сильно нагрітому двигуні (на холодному моторі детонації не дочекаєтеся);
  • на автомобілі, заправленому низькооктановим бензином;
  • на режимах велике навантаження і дуже низьких оборотів.

Ймовірність детонації вище в того двигуна, який тривалий час експлуатувався з мінімальними навантаженнями і тому страждав від інтенсивного нагару в циліндрах. Реально сучасні вприскові двигуни, які не піддавалися тюнінгу і мають справну систему управління, «отзваниваются» лише на найнижчих оборотах. За умови, що автомобіль оснащений ручною коробкою передач: автомат на такі режими вийти не дозволить.

Часто чую, як при маневруванні у дворі Форд Фокус 2, що працює в таксі (паливо самі розумієте яке), телефонує в спеку. А був у нас на випробуваннях кросовер Lada XRAY c двигуном 1.8 виробництва Автовазу при потеплінні і заливання палива на «лівій» заправці почав сильно детонувати.

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожуєНа двигуні Лади Иксрей відразу проявляється детонація, якщо залити бак не на брендового АЗС.
На двигуні Лади Иксрей відразу проявляється детонація, якщо залити бак не на брендового АЗС.

Ось начебто і все. Схоже, це явище майже віджило свій вік. Знайти сьогодні відверто поганий бензин все складніше, так і машин з механікою з кожним роком продається все менше, ніж з автоматом. А чи доводилося вам стикатися з детонацією і з її наслідками?

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожує

Фото: з архіву автора і «За кермом.РФ»

Детонація в двигуні: звідки вона береться і чим загрожує
Фото: «За кермом.РФ» Онлайн-редакція

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Please enter your comment!
Please enter your name here